黃金在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展中的關(guān)鍵作用促使該行業(yè)轉(zhuǎn)向地下采礦，而空氣質(zhì)量問(wèn)題對(duì)工人的安全構(gòu)成無(wú)法避免挑戰(zhàn)。目前，用于評(píng)估地下礦井空氣質(zhì)量和安全的商業(yè)解決方案往往精度低，安裝和維護(hù)成本高，無(wú)法提供有毒氣體數(shù)據(jù)。
為了解決這些難點(diǎn)，北京科技大學(xué)Yuan Wang，Cuifeng Du，北京納米能源與納米系統(tǒng)研究所Zhong Lin Wang，Laipan Zhu開(kāi)發(fā)了一種摩擦電自供電傳感平臺(tái)（TESS），該平臺(tái)采用兩個(gè)不同的摩擦電納米發(fā)電機(jī)（TENG）模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電和風(fēng)速傳感功能，具有超低起始風(fēng)速（0.32 m s?1），能夠在地下采礦隧道中運(yùn)行長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月。
文章要點(diǎn)
1）風(fēng)傳感能力是由基于非接觸式TENG的水平渦輪機(jī)產(chǎn)生的。與此同時(shí)，TESS由一系列獨(dú)特的TENG驅(qū)動(dòng)，這些TENG通過(guò)新的工作模式運(yùn)行，平衡了接觸分離和獨(dú)立模式的優(yōu)勢(shì)。
2）在優(yōu)化的自驅(qū)動(dòng)電源管理系統(tǒng)的協(xié)助下，TESS的充電功率密度為16.36 MW m-2 ;每166秒將此功率輸送到傳感器節(jié)點(diǎn)（溫度、相對(duì)濕度、壓力和CO、NO2、NH3濃度）、數(shù)據(jù)處理單元和LoRa發(fā)射器。
這項(xiàng)工作代表著在開(kāi)發(fā)穩(wěn)健、經(jīng)濟(jì)高效、無(wú)電池且基于TENG的無(wú)線(xiàn)環(huán)境傳感平臺(tái)方面的飛躍。
參考文獻(xiàn)
Liu, L., Shang, Y., Berbille, A. et al. Self-powered sensing platform based on triboelectric nanogenerators towards intelligent mining industry. Nat Commun 16, 5141 (2025).
DOI：10.1038/s41467-025-60418-9
https://doi.org/10.1038/s41467-025-60418-9
