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仿生自清洁表面增强的固/液界面摩擦纳米发电机波浪能发电研究

批准号:
62104021
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
赵雪娇
学科分类:
半导体电子器件与集成
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵雪娇

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
本项目着眼于提高摩擦纳米发电机发电输出和解决实际应用中的表面物质吸附问题,围绕着如何提高并持久驻留固/液界面摩擦电荷这一核心学科问题,开展理论和实验研究。从增加表面摩擦电荷密度到降低固/液界面上物质吸附,再到两者复合的高摩擦电荷、抗吸附仿生自清洁复合微-纳结构表面,理论建模和实验分析相结合,由表及里,逐步分析,层层优化,构建高效仿生自清洁表面增强的固/液界面摩擦纳米发电机,推动摩擦纳米发电机波浪能发电的理论和实验研究。本项目将基本的科学问题与实际的制备技术相结合,有助于推动固/液界面摩擦电荷粘附理论研究和摩擦纳米发电机蓝色能源开发应用研究,完善摩擦电子学理论体系,为摩擦纳米发电机规模化开发利用海洋波浪能打下坚实基础。
英文摘要
This project focuses on improving the electric output of the solid/liquid interface triboelectric nanogenerator for wave energy harvesting and solving the problem of reduction in conversion efficiency due to surface matter adsorption. It is proposed to carry out theoretical and practical research on the core scientific issue of how to improve and long-term resident triboelectric charge at the solid/liquid interface by introducing the preparation of bio-inspired self-cleaning modification on solid/liquid interface triboelectric nanogenerator surface. From increasing the solid/liquid interface triboelectric charge density by microstructure preparation, to reduce the surface adsorption of substances, and then to the antifouling bionic self-cleaning surface with micro-nano hierarchical structures, from outward appearance to inner essence, layer upon layer optimization, until the final bio-inspired super effective self-cleaning surface enhanced high output solid/liquid interface triboelectric nanogenerator. This project combines basic scientific issues with actual preparation technology, opening up a new way of thinking for surface adsorption, expecting to obtain a variety of high power generation performance and antifouling for triboelectrification surface, and promote the practical process of water wave energy harvesting.
固液界面摩擦电荷的生成及调控是摩擦纳米发电机研究中的重要基础问题。本项目围绕固相摩擦层表面的微纳自清洁结构构建及摩擦电荷驻留,主要研究内容包括:自清洁微纳结构的高效摩擦电材料制备,超疏水微纳结构上摩擦电荷的演化规律及调控方法,相关高性能摩擦纳米发电机器件设计和应用研究。通过实验和理论研究,项目取得了重要进展:在表面自清洁高摩擦电荷驻留的微纳结构制备方面,实现了静电纺丝、热压印等多种方法制备表面超疏水自清洁微纳复合结构的摩擦负电层材料。在微纳复合结构的摩擦电荷演化规律和调控方面,主要系统地研究了在固液界面波浪作用下的摩擦电荷耗散和驻留规律,并从分层贮存和降低离子吸附的角度进行了理论解释,为理解超疏水多尺度微纳结构固液界面摩擦电荷产生和耗散过程中电荷转移的本质提供了有力证据。项目成果有望在海洋能发电、摩擦电子器件及仿生电子皮肤等方面取得广泛的应用。
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