摩擦电子学实验室

【ACS Appl. Mater. Interf. 】摩擦纳米发电机首次应用于气动系统监测

近年来,气动驱动技术由于其结构紧凑,高推重比以及低成本等特点,在机械自动化和医疗康复机器人等领域展现出很大的应用前景。伴随着气动系统智能化水平的提高,大量的气动监测传感器被应用到气动系统中。为这些分布于气动系统各个角落的监测传感器持续、稳定的供能是气动技术发展急需解决的关键问题。

摩擦纳米发电机是利用摩擦起电效应和静电感应效应的耦合把微小的机械能转换为电能的新型发电机,同时还可以用作自驱动传感器来检测机械信号。将摩擦纳米发电机应用到气动系统中作为一种主动式传感器监测气动系统状态具有自驱动、免维护以及检测精度高等优势。

最近,由中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士和张弛研究员指导的团队,开展了基于摩擦纳米发电机的自驱动气动监测传感器研究,相关成果发表于ACS Applied Materials Interfaces期刊(DOI: 10.1021/acsami.7b08687)。该研究利用活塞和气缸内壁的摩擦副材料制备了摩擦纳米发电机,利用其滑动接触起电输出的电信号作为气动系统中指示信号,在气缸活塞运动的全行程内可实时监测活塞的运动位置和速度,准确的指示气动系统中压力、流量状态。该主动式传感器具有优于100 μm的位移分辨率,对压力、流量等气动参数均具有较好的传感精度,并可作为能量收集装置,为气动电子提供电能,展示了摩擦纳米发电机在气动系统智能化发展中的应用价值。