（右下角顺时针）：研究人员Manisha Sahu，Sugato Hajra，Kyungtaek Lee以及Hoe Joon Kim教授开发了一种可用于能量收集发电机的复合薄膜 Credit: DGIST

       向低功率、节能设备发展一直是电子行业追求的方向。转向低功率LED照明就是这种趋势一个很好的例子。另一个途径是开发能量收集，自给自足的设备。这里的想法是使用显示压电和摩擦电效应的材料将机械能转换为电能。压电材料在机械应力下产生电荷，而摩擦电效应是两种不同材料相互接触后电荷的积聚。

       为了通过简单的运动为低功耗电子设备供电，开发了具有高效能量收集能力的压电纳米发电机（PENG）、摩擦电纳米发电机（TENG）、甚至混合压电 - 摩擦电能量收集器（HNG）。这些器件通常需要保持其极化的介电材料，而显示铁磁性和铁磁特性的多铁磁性材料适合于此任务。

      最近发表在Nano Energy上的一项研究中，来自韩国大邱庆北科学技术院（DGIST）和印度古瓦哈提市印度理工学院的研究人员开发了一种复合薄膜，可以与其他材料结合使用以生产能量收集发电机。该复合膜是使用一种具有成本效益的技术开发的，其中将多铁性材料Bi4Ti3O12（或BiTO）添加到柔性摩擦电聚合物（PDMS）中。

       “我们在这项工作背后的主要动机是为混合压电摩擦电能量收集器开发一种具有高介电常数的室温多铁性材料，”领导这项研究的 DGIST 教授 Hoe Joon Kim 解释说。通过将 BiTO-PDMS 薄膜夹在铝层之间，研究人员制造了一种 HNG，可在按下和释放时产生电荷。
       但是这些多层是如何产生电流的呢？答案在于薄膜的特性及其对机械作用的反应。这些层起到电极的作用，当设备被按压和释放时，薄膜的压电和摩擦电性质相互协同，在电极上产生电荷，产生电压。发现这种协同效应可以提高能量收集性能。通过使用多个这些 HNG，研究人员构建了一个能够为手表和计算器供电的多单元 HNG。
       Kim教授对这项研究的意义感到兴奋，他说：“首次实现了具有巨大介电常数的单相室温多铁性材料。聚合物的内部偏振放大得到了改进，提高了混合能量收集器的能量收集性能。”
       随着在提高纳米发电机能量收集性能方面不断取得进展，这些微型设备有朝一日可能会在许多情况下使传统电池消失，从而使电子设备更加可持续和自给自足。

        更多信息：Sugato Hajra等人，无铅柔性钛酸铋-PDMS复合材料：一种用于混合压电 - 摩擦电纳米发电机的多功能巨大介电材料，用于可持续地为便携式电子产品供电，Nano Energy（2021）。 DOI： 10.1016/j.nanoen.2021.106316