本文先介绍了国内自研的具有高性价比的“光束质量检测利器”，接着重点讲述了摩擦起电原理在清洁能源发电领域的应用及研究进展，包括研究人员通过实验制作纳米级塑料珠，发现其大小与电荷产生的关系，以及这种新方法在电量输出、使用寿命和制造成本等方面的优势。
高清视频 | 国内自研并具有高性价比的“光束质量检测利器”！
在能源研究的广阔领域中，研究人员巧妙地利用摩擦起电原理，探寻到了一种相对简单却十分有效的产生电荷的最佳方法。这一创新性的突破，如同为能源利用开启了一扇新的大门，它极有可能提供一种无需电池就能为可穿戴设备以及其他各类设备供电的崭新途径。
在清洁能源发电的大舞台上，摩擦起电或许是一个相对鲜为人知的领域。实际上，它本质上与静电现象相同，即当两个表面相互摩擦或者拉开时，通过摩擦作用产生能量。虽然这种方式无法像风能、太阳能、地热能等绿色能源计划那样产生大量的电力，也不可能完全取代它们，但它在医疗设备和可穿戴技术等一些较小规模的应用场景中，却有着独特的用武之地。
事实上，摩擦起电技术已经在多个领域展现出了其潜力。它被用于开发检测食品中汞含量的传感器，能够精准地监测食品的质量安全；还被应用于监测森林火灾的树上装置，可及时检测一氧化碳和温度的变化，为森林安全保驾护航；甚至有一种特殊纱线，能将任何织物变成微型发电厂，实现了能源获取的多样化。阿拉巴马大学的研究人员更是发挥创意，用双面胶带和塑料薄膜制作出了廉价的摩擦发电机。
如今，来自布鲁塞尔、澳大利亚和香港的一组研究人员又揭开了摩擦电效应有效性的另一个秘密。在对一系列材料进行了大量的实验之后，科学家们利用三聚氰胺和甲醛成功制作出了纳米级塑料珠。随后他们有了一个重要发现，混合珠子的大小竟然是高效摩擦电能产生成功的关键因素。
为新研究开发的珠子的电子显微镜图像 伊格纳斯·吉米达尔
具体而言，他们发现较大的珠子往往会带上负电荷，而较小的珠子则倾向于带上正电荷。通过精心设计一种称为摩擦纳米发电机 (TENG) 的系统，将较小的珠子放置在薄膜的一侧，较大的珠子放置在另一侧。研究人员表示，这种系统能够输出比其他摩擦电方法通常能够输出的更多的电量。这里所说的其他方法包括依靠摩擦两个粗糙表面来产生电荷的方式。不过需要注意的是，在实验期间测量的电流输出仅以纳安为单位，所以目前还不宜过度兴奋。
值得一提的是，这些珠子之间不会相互摩擦，这也意味着它们具有更长的使用寿命。测试结果表明，它们可以承受 10000 次循环。研究人员还指出，珠子可以在不使用溶剂的情况下进行生产，这使得制造成本更低。而且当它们磨损时，只需涂上一层粉末就可以进行更新。
“我们的研究表明，材料选择的微小变化可以显著提高能源生产效率，”这项研究的主要作者、布鲁塞尔自由大学的 Ignaas Jimidar 说道。“这为摩擦纳米发电机在日常生活中的应用开辟了新的可能性，不再依赖传统能源。”
该研究结果已在《Small》杂志上发表的一篇论文中详细说明。
本文先介绍了国内自研的“光束质量检测利器”，随后着重围绕摩擦起电展开，阐述其在清洁能源发电领域的应用情况，以及研究人员通过制作纳米级塑料珠取得的新突破，包括珠子大小与电荷产生的关系、电量输出优势、长使用寿命和低成本等特点，为摩擦纳米发电机的应用带来了新希望。
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