中大研發電力輸出通用評估方法 推動納米發電機技術應用

社會 18:31 2019/10/13

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中大機械與自動化工程學系助理教授訾雲龍(左五)及其研究團隊。(相片由中大提供)

納米發電機可為小型電子設備提供持續穩定供電,功能愈趨多元化。香港中文大學最近研發了一種評估納米發電機輸出能力的通用標準化方法,比傳統方法更加準確反映發電機的實際輸出能力,為其實際應用和商品化奠定重要基礎。

納米發電機主要分為壓電、摩擦和熱釋電3種,其中摩擦納米發電機(Triboelectric Nanogenerator,TENG)利用摩擦起電效應作能源收集,任何材料都可用作發電的接觸材料,例如常見的衣服纖維及紙張,而且輸出和轉換效能較高,但由於其特殊的電容輸出特性,傳統性能表徵方法並不適用於此,故難以準確評估它的效能。

雖然有科學家訂立一套名為品質因數(FOM)的定量評估輸出性能標準,通過最大能量輸出迴圈以評估性能,惟FOM的定義缺乏對「擊穿效應」的考量,亦未有人提出相應的性能評估及實驗評估方法,故該評估標準無法廣泛應用,從而影響TENG的發展和普及。

中大機械與自動化工程學系助理教授訾雲龍及其研究團隊進行測試,透過設計特定的測量電路以解決擊穿效應難以測量的問題,測定了接觸分離(CS)和接觸式獨立層(CFT)模式TENG的擊穿區域,結果與理論保持一致。

團隊基於實驗測得的有效最大能量輸出,重新定義FOM,使其可以反映TENG的實際輸出能力。團隊亦將新的測量方法應用在基於聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜的壓電納米發電機上,進一步證明新方法有廣泛適用性,為納米發電機技術的標準化應用和普及定下基礎。

上述研究成果近日已於科學期刊《自然—通訊》發表。

責任編輯:馮琪雅