云南大學采購PDMS-100壓電摩擦納米發電機測試系統一套，對于研究小材料在摩擦撞擊的條件的電壓，電流等參數的變化，是材料學中重要的教學儀器和研究設備，對于本科教育和科研有著重要幫助。

PDMS-100型壓電材料摩擦納米發電機測試系統

關鍵詞：壓電，摩擦，納米，發電

前言：

PDMS-100型壓電材料摩擦納米發電機測試系統作為一種能量產生單元，在其內部的電路中，由于摩擦起電效應，兩個摩擦電極性不同的摩擦材料薄層之間會發生電荷轉移而使得二者之間形成一個電勢差；在外部電路中，電子在電勢差的驅動下在兩個分別粘貼在摩擦電材料層背面的電極之間或者電極與地之間流動，從而來平衡這個電勢差。摩擦納米發電機的動力源既可以是已被人們認識的風力、水力、海浪等大能源，也可以是人的行走、身體的晃動、手的觸摸、下落的雨滴等從沒被人們注意過的環境隨機能源，還可以是車輪的轉動、機器的轟鳴等。

PDMS-100型壓電材料摩擦納米發電機測試系統利用摩擦起電效應和靜電感應效應的耦合把微小的機械能轉換為電能。這是一種新的技術并具有的輸出性能和優點。它既用不著磁鐵也不用線圈，在制作中用到的是質輕、低密度并且價廉的高分子材料。PDMS-100型壓電材料摩擦納米發電機的發明是機械能發電和自驅動系統領域的一個里程碑式的發現，這為有效收集機械能提供了一個全新的模式。

主要技術參數：

1、采樣率50k/s，連續可調。

2、分辨率16bit

3、輸入阻抗：1GΩ

4、輸入偏置電流：+200pA

5、電壓量程：10μV-200V

6、電流量程：20nA-20mA

7、電阻量程：10mΩ-200GΩ

1. 輸入電壓：220V 單相交流電；

2. 扭矩：1.2 牛米；

3. 有效運行長度：300mm 高精度皮帶傳控；

4. 定位精度：0.06mm；步進精度：0.0086mm

5. 最大運行速度：300mm/s；

6. 控制方式：電腦程序控制

7. 壓力傳感器：量程：0~100N，精度：+/- 0.1N

8.DAQ 數據采集卡：支持 NI 采集卡全系列，具體規格詳見 NI 官網(如:USB 6002,6003 等)，可定制開發

9. 面包板光學平臺尺寸: 長 600mm，寬 300mm，厚 13mm

10.頻率：0-5HZ

主要配置：

1、一體式驅控步進電機

2、24V 開關電源

3、壓力傳感器控制器

4、運動高精度模組

5、動子

6、壓力傳感器(拉壓雙向)

7、定子

如圖3所示，研究團隊創新性地開發出基于MP納米纖維膜的自供電摩擦納米發電機（TENG），MP-TENG通過多孔結構MP-NM與Ecoflex復合，實現接觸力與頻率依賴的電輸出特性。在接觸力驅動模式下，輸出電壓、電流及轉移電荷隨壓力增加呈線性增長，最大輸出達128 V、8.4 mA m-2、130 μC m-2，這源于實際接觸面積的顯著擴展。頻率響應測試顯示，輸出電流隨振動頻率提升（2.5 mA m-2至14.25 mA m-2），而電壓與電荷量保持穩定，歸因于電荷轉移速率對運動速度的弱敏感性。負載調控實驗表明，外接電阻2MΩ時峰值功率密度達5.5W/m2，且具備高效電容器充電能力（2.2μF/8.8V或10μF/5V）。耐久性測試中，裝置在10000次循環（2Hz）后輸出性能維持96%，驗證其長期穩定性。該特性為微型電子設備提供了一種自供電解決方案，尤其適用于低功耗、間歇性工作場景。

利用摩擦產生的靜電荷，需要有接觸-離開的機制。接觸使得上下兩層材料產生摩擦靜電，離開后兩層材料斷開，沒有回路，而靜電場依然存在，可以在外接負載的情況下產生電流流過負載。

有四種基本工作模式：

1、垂直的摩擦-接觸（樣品垂直放置,運動臺垂直滑動）

2、水平滑動

兩個電極材料接觸的一面水平滑動摩擦產生靜電，而兩個電極未接觸的一面將產生反向電荷，如何讓負載兩端分別接在兩個電極未接觸面，即可產生電流流過負載。周期性的來回滑動，可以產生交流電

3、單電極模式

只有一個電極，電極上有物體，改變物體與電極之間的距離可以改變電廠，引起靜電感應電荷的流動，負載兩端分別接到下電極和地之間，通過上電極上物體與電極之間的距離來產生靜電流流過負載

4、獨立層模式

帶電物體的一面接有兩個電極，兩個電極分開一定距離，分別為正負極，接在負載兩端。當帶電物體沿水平方向移動時，兩個電極之間就出現了感應電動勢。