用于生物医学微系统可持续供电的倍频高输出摩擦电纳米发电机

应对当前能源危机并产生可持续的无污染动力的一种有吸引力的方法是从我们的生活环境中收集能量。 但是,我们生活环境中的能量总是以低频形式存在,很难直接利用。 在这里,我们展示了一种新颖的三明治形摩擦电纳米发电机,可将低频机械能转换为双频电能。 将铝膜放在两个聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜之间,以在一个外力循环内通过两次接触带电实现倍频。 通过有限元模拟研究了工作机理。 另外,在PDMS表面上制作的精心设计的微米/纳米双尺度结构(即,金字塔和V形凹槽)被用来增强器件性能。 输出峰值电压,电流密度和能量体积密度分别达到465 V,13.4μA/ cm(2)和53.4 mW / cm(3)。 对该新型纳米发生器进行了系统研究,并被证明是一种可靠的电源,它不仅可以直接用于减轻五个商用发光二极管(LED)的亮度,而且可以驱动用于神经假体的可植入3D微电极阵列,而无需任何能量存储单元或整流电路。 这是直接驱动生物医学微系统的纳米发电机的首次演示,它扩展了纳米发电机的应用领域,并使纳米发电机更接近实际应用。