如何收集蓝色能源（Blue Energy），即利用海洋能发电这一重要研究领域一直被美国、日本、英国、西班牙、瑞典和丹麦等海洋大国十分重视，其利用形式主要是将波浪能吸收，并集中转化为机械能，通过电磁发电的原理将其转化为电能。截至目前，相继在海上建立了多种形式的波浪发电装置，然而以上装置对波浪能的能量密度要求较高，特别是波浪较小时，普遍存在发电功率低，转化效率不高等缺陷，经济价值和市场前景大大降低。与此相比，作为新时代的能源技术——摩擦纳米发电机（Triboelectric Nanogenerator, TENG），集低成本、高转化效率、结构简单等优势于一身，通过耦合摩擦起电效应和静电感应实现了机械能量收集并转化为电能，尤其对于频率低于 5 Hz的海浪波动，其输出效率远高于电磁发电机，非常适用于收集蓝色能源，为世界可持续能源的探索和发展开辟了新思路。
近日，在中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士（通讯作者）的带领下，研究团队陈宝东博士后、唐伟副研究员（共同一作）等人首次研究了一种仿生水母的柔性摩擦纳米发电机（bionic-jellyfish TENG, bjTENG），该发电机结合了仿生模拟水母运动姿态，结构设计和材料制备，利用水压变化作为驱动力，它可以较容易的从低频运动的水波中获取能量并转化为电能。这种新颖的bjTENG拥有了较好柔性和弹性，在PDMS封装外壳保护下，其内部的聚合纳米复合薄膜作为摩擦电层，整个装置通过水面悬浮物固定，可置于不同深度的水中，实现了低频水波运动下的TENG水下发电和自驱动水面温度和波动情况的监测。该发电装置在深度为60 cm、频率为0.75 Hz水中时，稳定输出电压为147 V，电流密度和转移电荷密度达到了11.8 mA/m2和22.1 μC/ m2，可容易点亮几十个绿色LEDs灯。此外，通过自组的自驱动温度传感装置、自驱动无线水波预警系统成功地展示了其实用性、创造性和新颖性。相关成果以题为“Water wave energy harvesting and self-powered liquid-surface fluctuation sensing based on bionic-jellyfish triboelectric nanogenerator” 发表在了Materials Today上。
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