1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写 2000 字左右的文献综述:
文献综述
一、引言
近年来,随着物联网技术的发展,各种可用于环境监测、医疗健康、基础设施安全等的微型电子设备迅速发展,但是微型电子设备的供电问题限制了其发展。用于物联网的电子设备大多小巧轻便、易于携带,当需要大规模供应时,必然要求设备的电池可以进行持续供电,但目前大部分电子设备的电源均需要定期更换或者重复充电,具有一定局限性,因此有必要开发新的能量收集器以解决电子设备的电源供应问题。在这种背景下,王中林教授及其团队在2012年首次提出了自驱动系统的概念,并基于摩擦起电和静电感应原理,制造出了第一台摩擦纳米发电机(Triboelectric Nanogenerator,简称TENG)[1]。此发电机可以从环境中收集机械能,将其转换为电能,为微型电子设备供电。它具有绿色环保、可持续性好、体积质量小、造价成本低等突出优点,为解决电子设备存在的供电问题提供新的思路。
二、研究现状
2.1 摩擦纳米发电机的理论基础
2.1.1 摩擦起电效应
摩擦起电是指两种不同的材料互相摩擦以后,由于电荷的转移,会使一种材料带正电,另一种带等量的负电。虽然摩擦起电是我们生活中的常见现象,但是对于摩擦起电的成因仍然存在着争议[2,3]。普遍认为,当两种材料接触时,表面会形成化学键,为了平衡两者的电化学势差,电荷会从一种材料转移到另一种材料;当两种材料分离时,由于两种材料本身的差异,一个易失电子,一个易得电子,就可能在表面产生摩擦电荷[4]。在过去的很长一段时间内,摩擦起电效应于我们而言都是一种负面的影响,我们需要通过各种途径来避免摩擦起电影响工作生活。但近年来,由于摩擦纳米发电机的发明,摩擦起电作为一种电能收集方法也渐渐体现出它的积极影响。
2.1.2 静电感应现象
当一个带电体向一个不带电的导体靠近时,由于电荷间的相互作用,会使导体内的电荷分布情况发生变化,呈现出“同性电荷吸引,异性电荷排斥”的现象,即同种电荷远离至带电体的另一端,异种电荷被吸引至带电体附近。这种现象分别于1753年和1762年被英国科学家约翰·坎顿和瑞典科学家约翰·卡尔·维尔克发现。
