近日，课题组在摩擦-电磁复合发电机方面取得又一重要研究进展，并以题“ Flexible Neodymium Iron Boron/ Polyvinylchloride (Nd2Fe14B/PVC) Composite Film Based Hybrid Nanogenerator for Efficient Mechanical Energy Harvesting” 在线发表在国际著名学术期刊Energy (IF:9.0 /中科院一区)上，该项工作是在导师赵坤副研究员指导下主要由硕士研究生宋振华完成。兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室为第一完成单位，赵坤副研究员为第一作者和通讯作者，我校石油化工学院郭军红教授和青岛大学张克伟教授为共同通讯作者。
构建结构简单、重量轻的摩擦电-电磁复合纳米发电机（HNG）对于提高器可便携性、扩大HNG使用范围具有重要意义。因此，创制可磁化摩擦电材料是非常理想的方式之一，但仍然具有挑战性。在此，我们报道了一种基于柔性钕铁硼/聚氯乙烯（Nd2Fe14B/PVC）复合膜的接触分离式HNG，用于有效收集环境中的机械能。通过将Nd2Fe14B粉末嵌入PVC基体中，制备的Nd2Fe14B/PVC复合材料具有良好的摩擦电性和磁强度，其可用于直接取代传统质量较大的磁铁构建出高性能的轻质HNG。在3.8 N的压力和2.1 Hz的运行频率下，摩擦纳米发电机（TENG）的输出功率在5 MΩ的负载电阻下达到4.5 mW，电磁发电机（EMG）的输出功率在200 Ω的负载阻抗下达到0.11 mW。与单个能量收集单元相比，HNG表现出优异的稳定性和更好的充电性能。采用HNG可在385 s内将容量为 470 μF的商业电容器电压从0 V充电至3 V，并可以连续为温湿度计和游标卡尺的正常工作提供电能。本项工作为制备可磁化的摩擦电材料提供了一种有效的方法，为轻质HNG的设计和应用提供了参考。
该项工作得到了甘肃省科技重大专项 (No. 22ZD6GA008), 国家自然科学基金 (No.52065038, 12162021), 甘肃省杰出青年基金 (Grant No. 21JR7RA275), 兰州理工大学红柳优青 (Grant No. 062004), 中国博士后科学基金 (No. 2021M693836) 和省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室优秀青年培训计划重点项目等经费的支持。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.131656