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- 用于自供電傳感的混合式機(jī)械發(fā)光 - 摩擦納米發(fā)電機(jī)
- 來(lái)源：大邱慶北科學(xué)技術(shù)院 發(fā)表于 2025/2/6
大邱慶北科學(xué)技術(shù)院（DGIST）宣布在自供電傳感器技術(shù)方面取得突破。
圖片中一位女性戴著智能手表，使用跑步時(shí)的心率和脈搏傳感器。
圖片來(lái)源：muse studio/Shutterstock.com
由金輝俊教授（機(jī)器人與機(jī)電一體化系）、鄭順文博士（能源與環(huán)境技術(shù)部）以及米什拉教授（南丹麥大學(xué)）帶領(lǐng)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，研發(fā)出了一種傳感器，它能利用運(yùn)動(dòng)和壓力同時(shí)發(fā)電和發(fā)光，且無(wú)需依賴(lài)電池。
這項(xiàng)創(chuàng)新在災(zāi)難救援、運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)和可穿戴技術(shù)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）和機(jī)械發(fā)光（ML）作為可持續(xù)能源技術(shù)受到了廣泛關(guān)注，它們能夠在無(wú)需外部電源的情況下發(fā)電和發(fā)光。然而，以往的研究大多將這兩種技術(shù)分開(kāi)處理，即便有所結(jié)合，也難以達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。TENG 設(shè)備在功率輸出穩(wěn)定性方面存在問(wèn)題，而 ML 材料往往無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)發(fā)光。
大邱慶北科學(xué)技術(shù)院（DGIST）的研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)設(shè)計(jì)一種將能量產(chǎn)生與發(fā)光功能集成于單一設(shè)備的系統(tǒng)，成功解決了這些難題。
他們將發(fā)光的硫化鋅 - 銅（ZnS:Cu）顆粒嵌入到一種類(lèi)似橡膠的柔性材料（聚二甲基硅氧烷，簡(jiǎn)稱(chēng) PDMS）中，并采用基于銀納米線(xiàn)的單電極結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了卓越的效率。該設(shè)備在經(jīng)受 5000 次反復(fù)施壓后，仍能保持穩(wěn)定性能，可產(chǎn)生高達(dá) 60 伏的穩(wěn)定電壓和 395 納安的電流。
除了技術(shù)上的進(jìn)步，這項(xiàng)技術(shù)已具備實(shí)際應(yīng)用的條件。其最具價(jià)值的應(yīng)用之一是應(yīng)急信號(hào)傳輸，能夠在災(zāi)難場(chǎng)景和深海作業(yè)中發(fā)出求救警報(bào)。該設(shè)備在水下和黑暗環(huán)境中均能可靠運(yùn)行，克服了現(xiàn)有技術(shù)的局限性。
其潛在用途還涵蓋可穿戴安全裝備、運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)以及應(yīng)急信號(hào)等領(lǐng)域。例如，具備撞擊檢測(cè)功能的頭盔可即時(shí)發(fā)出警報(bào)，護(hù)腕能夠追蹤運(yùn)動(dòng)情況，水下救援設(shè)備可發(fā)送求救信號(hào) —— 所有這些應(yīng)用都無(wú)需電池。這使得該技術(shù)不僅功能強(qiáng)大，而且對(duì)環(huán)境友好、可持續(xù)。
這項(xiàng)研究意義重大，因?yàn)樵摷夹g(shù)無(wú)需電池，僅依靠運(yùn)動(dòng)就能同時(shí)產(chǎn)生光能與電能，且可立即投入使用。特別是，這項(xiàng)技術(shù)有望讓我們的生活更安全、更具可持續(xù)性，因?yàn)樗茉诰o急情況下發(fā)送實(shí)時(shí)信號(hào)，并通過(guò)能量收集減少對(duì)環(huán)境的影響。
金輝俊
大邱慶北科學(xué)技術(shù)院機(jī)器人與機(jī)電工程系教授、該研究通訊作者
該研究的共同作者包括大邱慶北科學(xué)技術(shù)院（DGIST）的博士后研究員蘇加托・哈伊拉（Sugato Hajra）以及博士生斯瓦蒂・潘達(dá)（Swati Panda），通訊作者為金輝俊教授和鄭順文博士。
研究成果發(fā)表于《先進(jìn)可持續(xù)系統(tǒng)》（Advanced Sustainable Systems），該研究作為封面故事刊登在 12 月刊上。
期刊參考文獻(xiàn)：
哈伊拉，S. 等人（2025 年）。面向自供電應(yīng)用的摩擦電與機(jī)械發(fā)光同步傳感。《先進(jìn)可持續(xù)系統(tǒng)》。doi.org/10.1002/adsu.202400609
消息來(lái)源：
大邱慶北科學(xué)技術(shù)院
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