物联网(IoT)的迅速进展对人们的平素糊口、坐褥造作和处境护卫等方面带来强壮方便。传感节点行动IoT中的感知端口，其矫健组织对体例的功效策画起着至合主要的功用。古板的电网供电彰彰不行统统餍足传感器节点挪动式及分散式组织的条件，而电池供电正在发生较高人力庇护本钱的同时也很易惹起处境污染。以是，拓荒尺寸幼、输出高、功能安静的纳米发电机成为清楚决能量提供题主意最佳选项之一。

　　基于有机/无机复合原料的柔性压电纳米发电机(PENG)是通过压电效应达成刻板能-电能转换的器件，可收罗如人行走、肌肉拉伸、氛围活动等低频刻板能。相较于摩擦纳米发电机(TENG)，PENG拥有体积幼、操纵寿命长、受处境成分响幼等上风，但较低的输出束缚了原本质行使。大凡，此类型PENG的电输出功能取决于极化时功用正在压电填料上的有用极化场和受表力时功用正在压电填料间的应力传达功用。然而，行动基体的高分子原料大凡拥有杰出的绝缘性，将损耗大局限极化电压；同时，正在受到表力功用时，大局限应力也会被柔性基质所吸取而影响其应力传达功用，以是变成PENG输出不高，这也是束缚PENG适用化经过中的瓶颈之一。

　　由此，道浩为团队策画了一种基于核壳异质布局复合纤维的PENG器件，该布局原料可通过诱导高有用场极化与改进压电填料间应力传达功用机造左右开弓进步PENG的压电输出；继而，通过合理的能量料理电道策画与PENG集合达成了通过收罗天然处境中风能的自供电无线)。该压电原料通过附正在复合纤维表壳层的钛酸钡包覆银颗粒(BT@Ag)巩固压电填料轮廓的极化电势，同时诱导更多应力从纤维原料表部传达给内部压电填料，其功能巩固机理可通过多物理场仿线)。基于压电纺丝原料拥有柔性、轻质和对型变敏锐的特征，商量职员欺骗基于该原料PENG可有用收罗噪音和风力所发生的能量，通过简陋的整流电道策画后可为温湿度计、策动器等幼型电子装备供能(图3)。更为吸引人的是该劳动所策画的PENG可与源料理电道策画、低功耗通讯工夫和窄带物联网工夫(NB-IoT)相集合，达成统统自供电的泥土湿度检测体例的修筑(图4)。

　　图2 基于古板静电纺丝和核壳异质布局静电纺丝的(a)极化电势(b)应力传达(c)发生压电势的多物理场仿线 本劳动策画的PENG (a)-(c) 对待噪音能量的收罗 (d)-(f) 对待风能的收罗 (g-i) 经整流电道策画达成为幼型电子装备供能

　　图4 (a)基于PENG的无线传感监测体例框图 (b)-(d) 本劳动基于PENG自供电的泥土湿度无线监测体例策画

　　该商量功劳以《High performance piezoelectric nanogenerator by fiber microstructure engineering toward self-powered wireless sensing system》为题揭晓正在国际顶级期刊

　　上，物理与电子学院道浩为为第一单元通信作家，哈尔滨理工大学杨文龙，物理与电子学院刘畅与中国科学院宁波原料工夫与工程商量所胡本林商量员为协同通信作家。

　　道浩为，副教导，从事压电、铁电陶瓷原料，无机薄膜原料，压电/摩擦复合纳米发电机策画及其物联网行使等商量。主理/加入国度天然科学基金3项，省部天然科学基金5项，国度电网横向项目2项。以第一和通信作家身份正在Nano energy、Small、ACS Appl. Mater. Inter.等著名期刊上揭晓多篇论文功劳。控造Nano Today、Nano energy、ACS Appl. Mater. Inter.等学术期刊审稿人。获取河南省教学厅科技功劳一等奖2项，开封市天然科学卓绝学术功劳二等奖1项。