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近年來(lái)海洋生態(tài)環(huán)境傳感器逐步向小型化、智能化的方向發(fā)展，這對整個(gè)傳感系統的能源補給、材料、通訊等方面提出了巨大挑戰。國內外開(kāi)展了面向海洋生態(tài)環(huán)境傳感器的新能源技術(shù)研究，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、溫差能和波浪能。相比于太陽(yáng)能、風(fēng)能和溫差能，波浪蘊藏著(zhù)巨大能量，并且具有更大的時(shí)間和空間適用范圍。但由于波浪的運動(dòng)是多向往復性運動(dòng)，其運動(dòng)隨機性的特征導致捕獲的能流不穩定，難以設計合適的波浪能發(fā)電裝置的各級能量轉換裝置。新型、簡(jiǎn)易、可持續的海浪能量收集系統的研制和開(kāi)發(fā)逐漸成為了科技界關(guān)注的焦點(diǎn)。

近日，中國科學(xué)院北京納米能源與系統研究所朱光研究團隊提出了基于固/液界面摩擦起電和二維陣列電極發(fā)電集成的柔性隨機波浪摩擦納米發(fā)電機，高效率地收集轉換波浪能并用于驅動(dòng)無(wú)線(xiàn)傳感電路定時(shí)發(fā)射無(wú)線(xiàn)信號。該工作利用二維陣列電極整流芯片集成結構設計將二維多方向運動(dòng)的隨機波浪機械能收集轉換為電能輸出，在多種隨機波浪情況下均能高效率地收集和轉換波浪機械能。其結構優(yōu)勢主要體現在：同種隨機波浪條件下，柔性摩擦納米發(fā)電機發(fā)電輸出隨著(zhù)二維陣列電極的陣列數的增加而增加；具有較高陣列數的摩擦納米發(fā)電機在多種隨機波浪條件下均可獲得較高發(fā)電輸出。實(shí)驗室條件下，有效面積為10cm*7cm 的柔性二維陣列集成摩擦納米發(fā)電機發(fā)電輸出驅動(dòng)無(wú)線(xiàn)信號發(fā)射電路板發(fā)射無(wú)線(xiàn)信號，可實(shí)現53秒定時(shí)發(fā)射一次無(wú)線(xiàn)信號，基本滿(mǎn)足海洋監測的大范圍、近實(shí)時(shí)、全天候的監測能源需求。該研究提出的柔性摩擦納米發(fā)電機收集波浪能驅動(dòng)海洋無(wú)線(xiàn)傳感信號發(fā)射，具有質(zhì)量輕、成本低、環(huán)保節能和便于維護等優(yōu)點(diǎn)，為實(shí)現遠洋長(cháng)時(shí)間無(wú)人監護的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的供電問(wèn)題和海洋遠程自供能無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )系統的實(shí)現提供了新的供能方案，具有重要的研究和實(shí)踐應用價(jià)值。相關(guān)研究成果發(fā)表在近期的ACS Nano上(DOI: 10.1021/acsnano.7b08716)。