近日，我校機械工程學院程廣貴教授、丁建寧教授團隊與中國科學院北京納米能源與系統研究所張弛研究員團隊合作，在能源材料領域頂級期刊《先進能源材料》（Advanced Energy Materials）上發表了題為“A Power-Managed Tribovoltaic Nanogenerator and Self-Powered Wireless Temperature Monitoring System”的研究論文。我校博士生曹杰為論文第一作者，程廣貴、丁建寧和中國科學院北京納米能源與系統研究所張弛為共同通訊作者。
據調查顯示，全球工業系統中約1/3的能量通過摩擦消耗。摩擦伏特效應是一種新發現的用于機電能量轉換的半導體效應。摩擦伏特納米發電機（TVNG）通過半導體界面摩擦產生直流電輸出，它憑借優化的摩擦副組成和高的輸出功率密度，在工業摩擦能量回收方面展現出巨大優勢。利用回收的機械能并轉變為電能為工業傳感微系統供電是實現自驅動傳感的有效方式，開發適用于TVNG輸出特性的電源管理策略對智能工業物聯網的發展具有重要推動作用。
本工作創新提出了一種適用于高輸出電壓TVNG的電源管理策略，通過耐高壓二極管的引入有效抑制了從過渡電容到TVNG的能量回流，將最大功率點跟蹤算法（MPPT）和降壓轉換器結合設計了自主電源管理單元（PMU）。實驗結果顯示，PMU實現了對TVNG電輸出的有效調控，PMU管理后TVNG與管理前相比內部阻抗降低10倍，電容的充電速度提高7.18倍，可實現對100個LED和6個并聯溫濕度計持續供能。這項工作為高輸出電壓TVNG提供了一種有效的電源管理策略，將進一步推動TVNG在自供能傳感系統和工業物聯網（IIoT）領域的應用。
研究工作得到國家自然科學基金（52275191）、國家自然科學基金重大項目（92248301）、江蘇省青藍工程、江蘇省333人才等項目支持。（機械工程學院）
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.202400659
