新型摩擦電微馬達(dá)在無(wú)人駕駛等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊

中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所張弛研究員團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種基于摩擦納米發(fā)電機(jī)的靜電微馬達(dá)，該機(jī)械結(jié)構(gòu)可將環(huán)境中極低頻率的微小機(jī)械能，轉(zhuǎn)化為電能并驅(qū)動(dòng)微馬達(dá)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。研究表明，摩擦電微馬達(dá)能夠在低至0.1 Hz的外部機(jī)械激勵(lì)下實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)，并在0.8 Hz時(shí)達(dá)到1 350 r/min，電能驅(qū)動(dòng)效率達(dá)到41%。該摩擦電微馬達(dá)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、成本低廉，既發(fā)揮了摩擦納米發(fā)電機(jī)低頻高壓的優(yōu)勢(shì)，又具有靜電馬達(dá)高轉(zhuǎn)速、低功耗的特點(diǎn)，在無(wú)人駕駛、人工智能、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域有著極大的應(yīng)用前景。

據(jù)介紹，摩擦納米發(fā)電機(jī)常用于收集環(huán)境中存在的低頻機(jī)械能，而產(chǎn)生的電輸出也具有低頻特性，而微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)通常需要高頻的電信號(hào)才能正常工作，與摩擦納米發(fā)電機(jī)之間存在頻率的不兼容性。而本次發(fā)表的成果，則是巧妙采取特殊的微機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，成功地解決了這一頻率不匹配問(wèn)題，將摩擦納米發(fā)電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步拓展，對(duì)于開(kāi)發(fā)從環(huán)境中收集低頻、微弱的機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)對(duì)MEMS器件的供電具有突破性作用。摩擦納米發(fā)電機(jī)與MEMS的“強(qiáng)強(qiáng)結(jié)合”將有望在物聯(lián)網(wǎng)、航空航天、機(jī)器人等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)有效應(yīng)用。