近日,，我校機械工程學院程廣貴教授,、丁建寧教授團隊與中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所張弛研究員團隊合作,，在能源材料領(lǐng)域頂級期刊《先進能源材料》（Advanced Energy Materials）上發(fā)表了題為“A Power-Managed Tribovoltaic Nanogenerator and Self-Powered Wireless Temperature Monitoring System”的研究論文,。我校博士生曹杰為論文第一作者，程廣貴,、丁建寧和中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所張弛為共同通訊作者,。
據(jù)調(diào)查顯示，全球工業(yè)系統(tǒng)中約1/3的能量通過摩擦消耗,。摩擦伏特效應是一種新發(fā)現(xiàn)的用于機電能量轉(zhuǎn)換的半導體效應,。摩擦伏特納米發(fā)電機（TVNG）通過半導體界面摩擦產(chǎn)生直流電輸出,，它憑借優(yōu)化的摩擦副組成和高的輸出功率密度，在工業(yè)摩擦能量回收方面展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢,。利用回收的機械能并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔転楣I(yè)傳感微系統(tǒng)供電是實現(xiàn)自驅(qū)動傳感的有效方式,，開發(fā)適用于TVNG輸出特性的電源管理策略對智能工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展具有重要推動作用。
本工作創(chuàng)新提出了一種適用于高輸出電壓TVNG的電源管理策略,，通過耐高壓二極管的引入有效抑制了從過渡電容到TVNG的能量回流,，將最大功率點跟蹤算法（MPPT）和降壓轉(zhuǎn)換器結(jié)合設計了自主電源管理單元（PMU）。實驗結(jié)果顯示,，PMU實現(xiàn)了對TVNG電輸出的有效調(diào)控,，PMU管理后TVNG與管理前相比內(nèi)部阻抗降低10倍，電容的充電速度提高7.18倍,，可實現(xiàn)對100個LED和6個并聯(lián)溫濕度計持續(xù)供能,。這項工作為高輸出電壓TVNG提供了一種有效的電源管理策略，將進一步推動TVNG在自供能傳感系統(tǒng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）領(lǐng)域的應用,。
研究工作得到國家自然科學基金（52275191）,、國家自然科學基金重大項目（92248301）、江蘇省青藍工程,、江蘇省333人才等項目支持,。（機械工程學院）
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.202400659
