王鹏辉的论文

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1、由随机振动所驱动的直流纳米发电机王鹏辉(吉首大学物理科学为信息工程学院，湖南吉首416000)摘要:纤锌矿结构氧化锌纳米线具有半导体性能和床电效应，用导电的原子力昭微镜探针针尖去弯曲竖直牛长的氧化锌纳米线，在纳米线的内部和外部分别造成压缩和拉伸，这种独特的结构导致了弯曲纳米线内外表面产生反极性极化电荷，借助半导体性质的氧化锌纳米线和其他金属尖部的肖特棊势垒将电能暂吋储存在氧化锌内，并可以用导电的原子力显微镜探针接通这一电源，向外界输电，从而完美地实现了在纳米尺度上把机械能转换成电能，并II其发电效率可以达到17%—30%。这种纳米发电机是一个能把混乱整理成秩序、能从无序中提炼

2、出有序的奇妙装置。关键词:氧化锌纳米线；纳米发电机；随机振动DenanogeneratorsdrivenbyrandomvibrationPenghuiwang(CollegeofPhysicsScienceandInformationEngineering,JishouUniversity,Jishou,Hunan416000)Abstract:Wehaveconvertednanoscalemechanicalenergyintoelectricalenergybymeansofpiezoelectriczencoxidenanowirearrays.Thealigned

3、nanowiresaredeflectedwithaconductiveatomicforcemicroscopetipincontactmode・Thecouplingofpiezoelectricandsemiconductingpropertiesinzineoxidecreatesastrainfieldandchargeseparationacrossthenanowireasaresultofitsbending.TherectifyingnatureoftheSchottkyharriesfonmedbetweenzhemetaltipandthenanowir

4、eleadstoelectricalcurrentgeneration.Theefficiencyofthispiezonelectricpowergeneratorisestimatedtobe17%to30%.Thenanogeneratoristhecontraptionwhichcanextractchaosfromdisorderorderlybyputtingacompilationorder.Keywords:ZnOnanowire；Nanogenerator；Randomvibration1•引言纳米技术作为21世纪的一个重更新兴科技领域，在理论和实践上正经历

5、着高速的发展。人量新型的纳米材料与器件不断被开发出來，并在生物医学，国防以及人们的H常生活的各个领域展现出了前所未有的应用前景。然而，纳米技术发展到今口，大量的研究都集屮于开发高灵敏度、高性能的纳米器件，几乎没有任何关于纳米尺度的电源系统研究。但是，应用于生物及国防方面的纳米传感器对于电源系统的需求却与日俱增。例如，无线纳米系统对于实时同步内置生物传感器和生物医学监控，生物活体探测具有觅大意义，然而任何生物体内置的无线传感器都需耍电源,这些传感器的电源都是直接或间接来源丁•电池，如果这些传感器能从生物体内直接给口己提供电源，从而实现器件和电源的同时小型化，这是科学家所梦寐以求

6、的。因此，开发出能将运动、震动、流体等自然存在的机械能转换为电能，从而对实现无线外接电源的纳米器件的新型纳米技术具有重要的意义。这一技术在人人减小电源尺度的同时也提高了能量的密度与效率，在集成纳米系统的微型化方面将产生深远的影响。针对于此，由国际著名纳米科学家王中林领导的研究小组对纳米发电机进行了深入的研究，并在这方面取得了突破性进展，2006年，他们借助于原子力显微镜，成功地把纳米尺度的机械能转变成了电能⑴，为纳米发电机的发明奠定了坚实的基础；2007年，他们成功地设计HIT*超声波驱动的纳米发电机，输出了连续的直流电；最近，他们又把低频的微小振动转变成了电能，表明了纳米发

7、屯机广阔的应用前景。在这一系列的研究中，他们创造性地利HiTZnO纳米线的压电和半导休的耦合性质,奇迹般地把纳米尺度甚至更小的机械能转变成了电能，他们的无与伦比的巧妙设计,使得这种纳米发电机能从周围环境各种频率的振动噪声中吸收和收集能量，甚至人行走时的肌肉伸缩、脚对地的压缩、呼吸、心跳或是血液流动都有可能带动这种纳米发电机产生电能，这一发明无疑是科技领域的一个具有革命性的、突破性的巨大进步，将对纳米科技的发展产生无法估量的深远影响。尽管如此，人们还没有真正完全认识到纳米发电机在科学上的重要价值。在物理学