自己駆動型変位ベクトルセンサーシステムのための単電極ベースのスライディングトライボ電気ナノ発電機

我々は、機械エネルギーを収集するだけでなく、タッチパッド技術用の自己駆動型変位ベクトルセンサーシステムである単電極ベースのスライディングモードトライボ電気ナノ発電機（TENG）を報告します。表面にエッチングされたナノ粒子を持つ電極なしのポリテトラフルオロエチレン（PTFE）パッチと接地されたアルミニウム（Al）電極との相対的なスライディングを利用することで、製作されたTENGは最大1100 Vの開回路電圧、6 mA/m(2)の短絡電流密度、100 MΩの負荷で最大350 mW/m(2)の電力密度を発生させ、瞬時に100個の緑色発光ダイオード（LED）を駆動することができます。TENGの動作機構は、トライボ帯電したPTFEパッチとAlプレート間の相対スライディング距離を変調することによるAl電極と接地との間の電荷移動に基づいています。Al電極上の直線状のグレーティングにより、PTFEパッチの一方向に沿ったスライディング速度を検出することが可能です。さらに、4つの方向に配置された16のAl電極チャネルを使用して、中心のPTFEパッチの変位（方向と位置）を監視することを示しました。16のチャネルにおける出力電圧信号はリアルタイムで記録され、マッピング図を形成します。この設計の利点は、底部のAl電極のみが接地されていればよく、上部のPTFEパッチは電気的接触を必要としないため、自動車回転モードやタッチパッドアプリケーションにおいてエネルギー収集に有利であることです。