近日，我校物理與電子工程學院凝聚態(tài)物理團隊以重慶師范大學為第一單位在國際頂級期刊《Advanced Materials》（影響因子27.4）上發(fā)表題為“A Synergistically Enhanced Triboelectric-Electromagnetic Hybrid Generator Enabled by Multifunctional Amorphous Alloy for Highly Efficient Self-Powered System”的研究成果，物理與電子工程學院本科生龔少坤與唐本鎮(zhèn)博士為共同第一作者，陳杰副教授、余鵬教授與重慶大學郭恒宇教授為通訊作者。
摩擦電-電磁混合發(fā)電機（TEHG）作為一種高效的機械能收集技術(shù)，近年來備受關(guān)注。然而，傳統(tǒng)TEHG中摩擦納米發(fā)電機（TENG）和電磁發(fā)電機（EMG）的獨立運行，以及摩擦材料的磨損和磁場發(fā)散等問題，限制了設(shè)備的整體性能。為了克服這些挑戰(zhàn)，陳杰副教授課題組提出了一種創(chuàng)新的解決方案——基于多功能非晶合金的協(xié)同增強型TEHG。經(jīng)過深入的材料分析，課題組選擇了非晶態(tài)Fe72Si8B2合金作為協(xié)同層，這種材料因其低表面粗糙度、高維氏硬度、非晶結(jié)構(gòu)和高磁化強度而具有獨特的優(yōu)勢。實驗結(jié)果表明，與常用的鋁材料相比，非晶態(tài)Fe72Si8B2合金不僅使TENG的輸出電流和電流保持率分別提高了28.75%和85.24%，而且使EMG的輸出功率提高了51.05%。這一成果為TEHG的性能提升提供了新的思路和方法。此外，在使用TEHG構(gòu)建自供電系統(tǒng)時，課題組還發(fā)現(xiàn)了能量采集器與應(yīng)用端之間存在顯著的阻抗差異。為了解決這一問題，團隊在沒有電源管理電路的情況下，展示了一種自供電可變阻抗系統(tǒng)，該系統(tǒng)的能源利用率比傳統(tǒng)恒定阻抗系統(tǒng)高2.98倍。
這項研究不僅集成了多功能材料以實現(xiàn)強耦合混合發(fā)電機，還結(jié)合了可變阻抗系統(tǒng)的定制，為高效的機械能收集和利用開辟了新的路徑。未來，研究團隊將繼續(xù)深入研究，為能源收集和利用領(lǐng)域的發(fā)展貢獻更多智慧和力量。
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