喬治亞理工的科學(xué)家從2012年開始，一直在探索納米級(jí)靜電發(fā)電機(jī)（TENGs）的應(yīng)用和商業(yè)前景。所謂的TENGs簡單來講就是通過摩擦產(chǎn)生靜電發(fā)電。

雷鋒網(wǎng)獲悉，最近，韓國蔚山國立科技研究所（UNIST）的研究團(tuán)隊(duì)攻克了一個(gè)阻礙TENGs技術(shù)廣泛應(yīng)用的技術(shù)難關(guān)——產(chǎn)出電量低的問題。為了解決這一問題，他們發(fā)明了一種新型聚合物作為電介質(zhì)材料。

圖片來源：蔚山國立科技研究所（Ulsan National Institute of Science and Technology）

電介質(zhì)本身是一種絕緣體，但當(dāng)給它接入電場(chǎng)時(shí)會(huì)發(fā)生極化。存在外在電場(chǎng)是，電介質(zhì)會(huì)發(fā)生極化和去極化，實(shí)現(xiàn)充/放電的功能。

TENGs設(shè)備本身是由兩種可以互相摩擦的不同材料組成，通過摩擦，像玻璃、尼龍這樣的材料可以放出電子，而像硅、特氟龍這樣的材料正好吸收電子。TENGs 將摩擦產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，可以為小型電子設(shè)備提供電力。

UNIST 的研究者們?cè)谘芯縏ENGs設(shè)備時(shí)發(fā)現(xiàn)，雖然它的特性很有用，但是摩擦發(fā)電的方式有一些缺陷。比如摩擦中材料無法均勻接觸，摩擦導(dǎo)致材料磨損嚴(yán)重，靜電對(duì)潮濕環(huán)境十分敏感，電力輸出時(shí)損耗較大。所以，這個(gè)韓國研發(fā)團(tuán)隊(duì)最初將研究重點(diǎn)放在提升電量輸出方面，但是，在研發(fā)的過程中，他們可能解決了一些與 TENGs 相關(guān)的環(huán)境問題。

他們?cè)?Science Advances上發(fā)表的設(shè)備與喬治亞理工的研究很相似。但是，UNIST 發(fā)明的新型聚合物電介質(zhì)能夠從電極中吸取更多電量，輸出電力也更多。

UNIST 的一位研究者，也是論文的共同作者 Jeong Min Baik 在IEEE Spectrum的郵件采訪中說道：“為了提升輸出電量，我們嘗試發(fā)明新的聚合物作為更有效的電介質(zhì)，研發(fā)出了新的設(shè)備結(jié)構(gòu)來減少內(nèi)部電量損耗。作為一個(gè)材料科學(xué)家，我認(rèn)為合成最佳的聚合物作為有效的電介質(zhì)是非常重要的�！�

這種新型聚合物的電容率（用來測(cè)量材料在電場(chǎng)中存儲(chǔ)電量能力）幾乎是原有材料的兩倍。在電容率上面的增長也使得其電荷密度比其他納米發(fā)電機(jī)多出一倍。另外，當(dāng)研究者將偶極方向?qū)��?zhǔn)薄膜時(shí)，材料的電荷接受特性大幅提高，電量輸出提升了20倍。

Baik和他的同事相信，輸出電電力的大幅提升可以使TENGs 技術(shù)更好的適用于充電設(shè)備中。

Baik說：“這項(xiàng)工作的最終目標(biāo)是為智能手表和手機(jī)電池充電。我認(rèn)為這是可以實(shí)現(xiàn)的，但是還需要一段時(shí)間。目前最接近的目標(biāo)是應(yīng)用于基于摩擦靜電的自發(fā)電物理傳感器。在解決了一些例如穩(wěn)定（已解決）的問題后，最終產(chǎn)品將投入使用�！�

Baik的下一步工作是利用升級(jí)的聚合物TENGs為智能手表充電1%。他說到：“為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)步驟，我將會(huì)設(shè)計(jì)一種新的電介質(zhì)層，并對(duì)聚合材料再次進(jìn)行整合�！�