非接触式摩擦纳米发电机

2千万次循环后保持97%

采用非接触架构与动态电荷补充，显著提升耐久性，解决了传统摩擦纳米发电机长期运行的性能衰减问题。

陈鹏飞 · 张政 · Ye, Cuiying · 蒋阳 · 许志强 · 徐敏义 · 江涛 · Wang, Zhong Lin

Advanced Materials 2025

参数信息

输出电荷增强倍数

3

循环性能保持率

97 %

耐久性提升倍数

5.2

平均功率密度

13.53 W m⁻³ Hz⁻¹

电荷积累速率提升倍数

4.6

能量存储速度提升倍数

394

技术优势

磨损不再是失效主因

非接触式架构从源头避免摩擦材料物理接触，结合动态电荷补充维持输出，从而在2000万次循环后仍保持97%性能。

低频波浪也能高效收集

混沌双摆结构将工作带宽扩展到0.4–1.0 Hz，电荷积累速率提升4.6倍，使平均功率密度达到13.53 W m⁻³ Hz⁻¹。

存储速度大幅领先

集成244 nW超低功耗管理电路，实现按需直流输出，能量存储速度提高394倍，可直接驱动GPS通信和水质监测。

免维护部署

系统的可扩展性与高可靠性支持长期无人值守运行，已在自主浮标中持续支撑GPS通信与水质监测，无需频繁更换或检修。

应用场景

• 海洋物联网供电：为海洋物联网节点提供免维护电源，支撑长期无人值守的环境监测与通信。
• 自供能传感节点：直接驱动GPS与水质传感器，无需电池更换，降低运维成本。
• 柔性可穿戴发电：非接触结构可扩展到柔性基底，为可穿戴设备提供耐用且低频响应的电源。
• 蓝色能源收集：高效捕获0.4–1.0 Hz海浪能，实现13.53 W m⁻³ Hz⁻¹的功率密度。