Methods for correctly characterizing the output performance of nanogenerators

摩擦电效应 表征(材料科学) 多物理 压电 能量收集 材料科学 计量系统 纳米技术 计算机科学 系统工程 电子工程 能量(信号处理) 工程类 物理 有限元法 量子力学 结构工程 天文 复合材料
作者
Jie An,Pengfei Chen,Chengyu Li,Fangming Li,Tao Jiang,Zhong Lin Wang
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:93: 106884-106884 被引量:18
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2021.106884
摘要

Nanogenerators (NGs) based on triboelectric effect, piezoelectric effect, and pyroelectric effect have rapidly developed in applications of energy harvesting and self-powered sensing. However, a standard output performance characterization system for NG devices is still lacking, which greatly reduces the reference and inheritance of scientific research results, and hinders the development of NG technology. Owing to the mismatch of impedance between the instrument and NG devices, commercial instruments have serious measurement error of up to 77.3%, which causes some experimental phenomena violating the theories. In this work, the influencing factors of measurement error from traditional measurement methods are systematically analyzed through Multiphysics simulations and comparison experiments. Some methods to improve the accuracy are proposed, and a multi-functional and high-precision instrument is designed to improve the measurement accuracy from 22.7% to 64.7%. This discovery points out the shortcomings of the current characterization methods of NG performance, which has important guiding meaning for the development of measurement technology and theoretical research of NGs.
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