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[交大智慧]上海交大团队与合作者发现纳米摩擦直流发电现象[图]
研究成果在Nature Nanotechnology发表
[发布时间]: 2017年12月14日
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[责任编辑]: 洪纳娜 江倩倩

[编者按]一百多年来,交大人用知识和智慧创造累累硕果,谱写了近现代史上的诸多“第一”。这是人才培养的智慧、科学研究的智慧、服务社会的智慧、为国争光的智慧。新闻网特推出“交大智慧”专栏,聚焦交大人的智慧之光,展现交大人为国家发展和社会进步作出的重大贡献。

12月11日国际顶尖学术期刊《自然·纳米技术》(Nature Nanotechnology)在线发表了题为“Direct-current triboelectricity generation by a sliding Schottky nanocontact on MoS2multilayers”的研究论文,其研究团队利用导电原子力显微镜(C-AFM)技术在二维材料MoS2中发现了一种全新的摩擦电载流子传输机制,在纳米摩擦发电技术方面取得原创性重大突破。该论文在上线不到24小时的时间里被Science Daily、Phys.org、EurekAlert、R&D Magazine、Twitter、CNN、CBC等多家国际媒体追踪报道。

金属-绝缘体摩擦纳米发电机工作原理图

这项工作由加、韩、中三国研究团队合作完成,包括国家“外专千人计划”特聘专家、上海交通大学特聘访问教授、 加拿大杰出首席科学家(Canada Excellent Research Chair)加拿大阿尔伯塔大学Thomas Thundat教授课题组;韩国Sogang大学Jungchul Lee教授课题组;国家“千人计划”特聘专家、上海交通大学“致远”讲席教授胡志宇教授课题组。Thomas Thundat教授和Jun Liu(刘骏)为共同通讯作者。第一作者刘骏曾是胡志宇教授的硕士研究生,目前在加拿大阿尔伯特大学就读博士;而Thundat教授是胡志宇教授的博士导师,三代学人共同完成了这项重要的科研工作。

Thomas Thundat教授(左8)、刘骏(右7)博士与胡志宇教授(左7)团队

在新能源领域中,机械能-电能转换技术被认为具有广泛的运用前景,特别在微型化传感器、可穿戴电子器件及便携式设备的自供电方面有着巨大的市场潜力。其中,摩擦纳米发电技术取得了令人瞩目的发展。传统的摩擦纳米发电技术基于介电材料之间的摩擦起电,往往能够获得高电压(静电荷积累)。然而由于常用聚合物材料的高阻抗,基于介电质位移电流原理产生的瞬时电流非常微弱。同时,其产生的交流电必须通过整流转换为直流电加以利用。在这篇论文中研究团队,发现在金属-二维半导体材料摩擦体系中存在一种特殊的连续直流电生成机制。运用这项新原理,纳米发电机的电流输出可以得到极大提高,而是否能够产生足够大的电流是衡量所有发电系统最关键的指标。据悉,他们的最新研究成果不但验证了该现象在金属-半导体摩擦体系中的普适性,同时进一步通过尖端手段揭示了该现象基础物理机理。同时,他们在宏观尺度对该项技术的规模化进行了成功的探索,相关的成果已成文投稿并准备申请专利,并获得了加拿大、美国与中国政府、研究部门和投资机构的高度关注。

论文链接https://www.nature.com/articles/s41565-017-0019-5

 

[作者]: 胡志宇 
[摄影]:
[供稿单位]: 电子信息与电气工程学院
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