439 / 2022-10-15 19:01:20

滑移对倾斜表面液固接触带电的影响

接触带电；纳米摩擦发电机；液滴滑移；液固接触面积

      纳米摩擦发电机(TENG)工作原理包括接触带电和静电感应，液滴撞击倾斜表面会发生滑移运动，其对液固界面接触带电的影响机制尚不明确，限制了TENG的应用和发展。制备了一种双电极独立式纳米摩擦发电机，通过改变表面倾斜角度(15^￮, 30^￮, 45^￮, 60^￮)和液滴撞击点位(Far, Moderate, Close)，分析了液滴滑移及液固接触面积对接触带电的双重作用，并建立了TENG的工作原理模型。实验结果表明，倾斜角度增大导致液滴滑移距离增加，TENG输出电压和电流峰值升高，但倾斜60^￮ 时，液固接触面积急剧减小，TENG输出性能降低。为了进一步验证滑移的作用，考察了TENG在不同液滴撞击点位的输出性能。TENG在倾斜45^￮、“Far”点位时，获得最大电压为3.5 V，最大电流为265 nA，而在“Moderate”和“Close”点位,滑移导致液滴在上电极的接触面积变小，TENG输出电压和电流峰值减小。已报道的TENG工作模型只关注了液滴铺展和收缩过程时感应电荷的产生，未考虑液滴滑移的影响，因此重新完善了TENG的工作原理模型。本文对TENG在倾斜环境中应用提供了理论支持。