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纳米摩擦发电机或在森林火险预警传感器上发挥大的作用

扑灭森林大火的最佳方法,就是将隐患扼杀在苗头阶段。于是密歇根州立大学的一支研究团队,就想到了为森林配备可检测与一氧化碳水平和高温等因素有关的传感器。需要指出的是,尽管此前大多数传感器都基于太阳能电池板,但该校的新方案却利用了树木运动所产生的能量。

纳米摩擦发电机或在森林火险预警传感器上发挥大的作用


(来自:Michigan State University)

太阳能电池板的问题是需要定期维护,不然很容易被繁茂的枝叶给遮挡。

不过密歇根的“多层圆柱摩擦纳米发电机”(MC-TENG)方案,就利用了物体接触分离后,在材料中所积累的电荷(类似梳子在梳头后产生的静电荷)。

其结构中包含了由两种不同材料制成的互相嵌套的圆柱形套筒,然后锚固在树枝上。

当树枝被风吹得来回摇摆时,两层材料就会摩擦产生电荷,并存储在基于碳纳米管的微型超级电容器中。

纳米摩擦发电机或在森林火险预警传感器上发挥大的作用


如需增加输出功率,亦可使用多层嵌套。测试表明,即便是较短、但略频繁的 3 分钟阵风,也已足够维持一氧化碳和温度传感器的长时间工作。

带领这项研究的 Changyong Cao 博士称,后续他们将开发能够防风雨的正式版本。除了检测火灾,还可将警报传送到附近的消防站点。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)期刊上。

原标题为《Multilayered Cylindrical Triboelectric Nanogenerator to Harvest Kinetic Energy of Tree Branches for Monitoring Environment Condition and Forest Fire》。

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