摩擦电能是静电的科学术语，或者是两个表面相互摩擦时产生的能量。电子在两个表面之间交换，在它们分离后使其中一个表面带电。
例如，如果用头发摩擦气球，它会粘在墙上。或者，如果烘干机中的衣服相互摩擦，您可能会在将它们拉开时看到火花。摩擦发电机是机械能量收集器，可以从两个相互摩擦的表面发电。这些微型发电机可用于为可穿戴电子设备、传感器和其他先进技术供电。
在一篇新论文中，研究人员提出了一种设计具有恒定固有电容的摩擦纳米发电机的新方法。目前，这些纳米发电机使用与时间相关的固有电容，但研究表明，这种变化可以提高它们的能量转换效率。
该论文于10月26日发表在NanoResearch上。
“摩擦纳米发电机可以提供一种将机械能转化为电能的可行方法，”中国北京大学电子学院教授胡友凡说。“随着效率和灵敏度的提高，即使是‘隐藏’在环境中的非常微弱的机械能也可以被捕获和利用。”
电容是纳米发电机电容器存储电荷的能力。为了证明恒定固有电容可以发挥作用，研究人员首先开发了一个数学模型来分析具有恒定固有电容的摩擦纳米发电机的电势。然后，研究人员制造了一种纳米发电机，以测试其效率并将其与现有的随时间变化的固有电容进行比较。
电容器使用三种不同类型的电源调节电路充电，以测试两种不同的摩擦纳米发电机的性能。
他们发现这两种摩擦纳米发电机在全波电源电路上工作得更好，但恒定固有电容摩擦纳米发电机能够存储大约两倍于时间相关的固有电容摩擦纳米发电机的电荷。
这给恒定固有电容摩擦纳米发电机带来了很大的优势。他们还发现这种形式的纳米发电机可以非常快速地充电。
“我们的研究结果表明，具有恒定电容设计的摩擦纳米发电机更有效地从环境中收集机械能并传递负载，”胡说。
最后，为了证明这种类型的摩擦纳米发电机如何用于实际应用，研究人员根据他们的技术创建了一个风速计。风速计测量风速和风向。
当风的动能移动风速计上的杯子时，摩擦纳米发电机能够将该信息转化为电信号，可以将其处理为风速的测量值。风速计能够实时处理信息并将其发送给研究人员。
这种类型的摩擦纳米发电机也易于制造和设计，因此展望未来，研究人员将研究如何使该设备更加实用，以便应用于各种设备。他们还将研究如何进一步提高其效率。“下一步是使设备小型化并优化电源管理电路。最终，摩擦纳米发电机将能够在一个占地面积小的集成电子系统中服务，”胡说。