石灰石在基于摩擦纳米发电机的环境能量采集与自供能传感中的功能填料

日期:2025-11-15 15:51 来源:润丰矿业 作者:赵明 浏览量:7

日期:2025-11-15 15:51 作者:赵明 浏览量:7

物联网时代,无数环境传感器的供电问题成为瓶颈。“摩擦纳米发电机”技术可将环境中机械能转化为电能,实现“环境能量采集”与“自供能传感”。在此领域,“石灰石”粉体作为“功能填料”掺入聚合物基质中,能显著提升TENG的输出性能。

润丰矿业联系方式动图.gif

TENG基于接触起电效应。其输出性能高度依赖于摩擦层材料的电荷捕获与存储能力。将纳米化“石灰石”(CaCO₃)作为填料引入如聚二甲基硅氧烷等聚合物中,其增效机制在于:

  1. 引入深电荷陷阱:CaCO₃与聚合物基体具有显著不同的电负性,两者接触时易发生电荷转移。更重要的是,CaCO₃颗粒在聚合物中形成了大量的界面,这些界面可以作为“深电荷陷阱”,有效地捕获和储存摩擦产生的电荷,抑制其衰减和流失,从而显著提升摩擦电荷密度和稳定性。

  2. 调控介电性能:CaCO₃的加入改变了复合材料的介电常数和介电损耗,优化了其与对电极的阻抗匹配,有利于电荷的诱导和输出。

  3. 增强机械性能与耐磨性:填料起到了增强作用,提高了摩擦层的耐久性,延长了TENG的使用寿命。

由此制成的石灰石/聚合物复合薄膜,可用于收集风能、雨滴能、水流能或人体运动能。例如,将其铺设于路面下,可收集车辆通行时的压力;附着于建筑表面,可收集风能和雨能。产生的微弱电能足以驱动温湿度、pH、应变等环境传感器节点工作,实现真正的“自供能传感”。这为偏远地区、大规模布设的环境监测网络提供了极具前景的供电解决方案。

相关推荐