科创中国
高性能摩擦伏特发电机的关键技术研究
发布时间: 2025-08-26
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
新能源及节能技术,新型高效能量转换与储存技术
成果介绍
本项目聚焦工业基础零部件监测传感与摩擦耗能回收，重点研究高性能摩擦伏特发电机的关键技术。在机理研究方面，本项目提出了硅基摩擦伏特效应中内建电场和界面电场之间的竞争机制。通过研究不同类型硅基摩擦伏特发电机的内建电场和界面电场方向，验证了自然氧化层、负载压力和硅基电阻率对界面电场和内建电场的影响规律。
成果亮点
在制造工艺方面，采用磁过滤真空电弧沉积技术在基材上制备DLC薄膜。通过局部瞬态放电在基材上生成高能碳等离子体，并借助90°弯曲磁场过滤装置有效去除碳微粒和团簇，从而实现高性能半导体镀层薄膜的制备。在器件制造方面，采用低成本的多晶硅代替单晶硅制备滚动摩擦伏特轴承，显示出与单晶硅相当的电输出性能。经过润滑处理的智能轴承可实现高达100万次的摩擦循环且具有低于0.14的摩擦系数；开发了一个基于钢辊和单晶硅锭的独立式滚动摩擦伏特轴承，通过将信号处理单元与摩擦伏特轴承集成封装，成功制备机电一体化的智能轴承系统，能够实现精确的转速监控与超速报警；提出了一种基于GaN的摩擦伏特发电机电源管理策略并在此基础上开发了一种自供电无线温度监测系统；成功研制了一种基于GaN的超高功率密度、超低磨损的滑动滚珠式轴承，刷新了归一化平均功率密度记录。在300转/分速度下，每16秒可完成10米距离的气压和温度信号无线传输。本项目通过在材料、制造工艺与集成应用方面的深入研究，进一步阐明了半导体摩擦发电机理，推动了摩擦能量回收利用和自供电智能零部件的技术突破和实用化发展。
团队介绍
长安大学（Chang’an University），位于陕西省西安市，简称“长大”，直属国家教育部，是国家首批“211工程”重点建设大学、国家“985工程优势学科创新平台”建设高校、国家“双一流”建设高校。入选国家“111计划”、“双万计划”、教育部“卓越工程师教育培养计划”、国家建设高水平大学公派研究生项目、世界能源大学联盟成员高校，丝绸之路大学联盟，是高水平行业特色大学优质资源共享联盟。
成果资料
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