中大研究团队建立纳米发电机输出能力的通用评估方法 推动纳米发电机应用及发展

纳米发电机透过收集热能、机械能等转化为电能，它的出现为小型电子设备提供持续稳定供电，功能亦愈趋多元化。香港中文大学（中大）机械与自动化工程学系助理教授 訾云龙教授 及其研究团队，最近研发了一种评估纳米发电机（Nanogenerator）输出能力的通用标准化方法。与传统方法相比，这种方法能够更加准确地反映发电机的实际输出能力，为这种新兴能量收集技术的实际应用和商品化奠定重要的基础。此研究成果近日于著名科学期刊《自然—通讯》发表 ( https://www.nature.com/articles/s41467-019-12465-2 )。

纳米发电机主要分为压电、摩擦和热释电三种。其中摩擦纳米发电机（Triboelectric Nanogenerator，TENG）是利用摩擦起电效应作能源收集，有趣地方是任何材料都可用作发电的接触材料，例如常见的衣服纤维及纸张，而且输出和转换效能较高，因此特别受到关注。不过，其特殊的电容输出特性使得传统的性能表征方法并不适用，难以准确评估它的效能。虽然有科学家定立一套定量评估输出性能的标准—品质因数（FOM），通过最大能量输出回圈而评估性能；不过，FOM的定义缺乏对击穿效应的考量，相应的性能评估及实验评估方法亦尚未提出，使FOM评估标准的广泛应用受到限制，从而影响TENG的发展和普及。

訾云龙教授及其团队成员进行一连串测试和试验，透过设计特定的测量电路解决击穿效应难以测量的问题。团队按照他们设计的实验流程，测定了接触分离（CS）和接触式独立层（CFT）模式TENG的击穿区域，其结果与理论保持一致。在此基础上，团队基于实验测得的有效最大能量输出重新定义了FOM，使其可以反映TENG的实际输出能力。团队亦将新的测量方法应用在基于聚偏二氟乙烯（PVDF）薄膜的压电纳米发电机上，进一步证明新方法有广泛适用性，为纳米发电机技术的标准化应用和普及定下基础。

有关 訾云龙教授

訾云龙教授在2017年加入中大，致力研究能量收集技术包括纳米发电机，特别是TENG，并已取得一系列独立研究成果，荣获多个奖项。此研究专案获得香港特别行政区创新科技署创新及科技基金、信兴高等工程研究院、香港中文大学的资金支持。