[八九点钟]基于摩擦生电原理拉哨状供能装置的构造与应用研究
2019-08/总第281期
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该项目获得第33届全国青少年科技创新大赛创新成果竞赛项目中学组物理与天文学一等奖。
专家评语:该项目基于生活中的摩擦发电现象,并受拉哨玩具可将低频的拉伸运动转换成转子的高频旋转摩擦运动的启发,设计和制作了将机械能转变为电能的拉哨状摩擦供电装置,结构新颖、制作环保、供电性能好、成本低、易实现、轻便。建议可进一步优化装置结构或采用新材料,获得更高的供电性能。
随着智能时代的到来,无线可移动便携式或可穿戴设备越来越多地走进人们的日常生活,然而,以何种持续环保的方式给这些电子设备供电,向人们提出了新的问题。中学物理课上讲过摩擦生电原理,是否可利用这个原理,设计一种可持续、便携、自驱动供能装置,为生活中的一些小型设备,如智能穿戴、健康监测仪器等供能,引起了我的兴趣。受到高速旋转的拉哨玩具(图1)的启发,我设计了一种基于摩擦生电原理的具有高输出功率的拉哨状摩擦纳米发电装置(Whirligig-inspired Triboelectric Nanogenerating Device,Wi-TENG)。它可将低频拉动转换成高频转动,其摩擦产生的电能可迅速将1个100 μF商业电容在10 s内充电至14 V。这种拉哨状摩擦发电供能装置能成功地驱动智能穿戴、健康监测仪器等设备,展示了作为便携式能量转换装置的巨大潜力。
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