海藻发电机随波飘摇，驱动海洋互联网稳定运行学术资讯

研究人员开发了一种柔性摩擦电纳米发电机（TENG），可通过模仿海藻的摆动方式，有效地将水面和水下的波浪转化为电能，为海洋设备提供动力。

这种柔性摩擦电纳米发电机（TENG）模仿了海藻的摆动方式，有效地将海浪转化为电能。

海浪蕴藏着强大的能量，足以在风暴中推动砂石乃至巨石。因此，海浪也是一种潜在的可再生能源。techxplore.com网站当地时间10月20日报道，中国大连海事大学与美国佐治亚理工学院的研究人员合作开发了一种柔性摩擦电纳米发电机（TENG），可通过模仿海藻的摆动方式，有效地将水面和水下的波浪转化为电能，为海洋设备提供动力。相关研究成果刊登在《美国化学学会·纳米》杂志中。

许多沿海地区都会使用传感器网络收集有关水流和潮汐的水文信息，以协助船舶航行、监测水质。这种“海洋互联网”主要由电池驱动，需要定期更换维护，这非常耗时，且成本高昂。虽然工程师考虑过使用风能和太阳能作为驱动能源，但它们不适合用于水下。为了将海洋的持续运动用作可再生能源，研究人员最初开发了一种基于旋转磁铁的波能转化电能的漂浮装置。可惜的是，这种装置在海浪频率较低时，发电效率也很低。

TENG依靠接触表面产生静电，可有效收集低频、低振幅的波浪动能。这一特点有利于解决低频发电问题。研究人员Minyi Xu和Zhong Lin Wang等受海底植物的启发，创造了柔性TENG。他们希望通过复制海藻的摆动方式收集波能，为海洋传感器供电。

为了制造摩擦电表面，研究人员使用了导电墨水和两种特殊的条状聚合物作为原材料。随后，他们在条形结构之间楔入了一条小海绵，以形成一道稀薄的空气间隙。最后，整个装置被封装为TENG。在测试实验中，当TENG在水中上下摆动时，产生了前后弯曲效果，进而产生了电能。当研究人员将TENG置于与沿海地区水下相似的水压条件下时，发现两种导电材料之间的空气间隙减小了。然而，TENG仍能产生100千帕压力对应的电流——该压力通常存在于30英尺深的水下，而那里几乎没有水下波浪运动。最后，研究人员还用一个波浪水槽演示了由多个TENG构成的迷你水下发电站的功效——它成功地为温度计、30个LED以及微型LED灯塔提供了能量。

研究人员表示，这种类海藻TENG能够减少沿海地区对电池的依赖，降低海洋传感器网络的使用成本，延长其使用寿命。

科界原创编译：雷鑫宇审稿：西莫责编：陈之涵

期刊来源：《美国化学学会·纳米》

期刊编号：1936-0851

原文链接：https://techxplore.com/news/2021-10-ocean-flexible-seaweed-like.html