CES优博｜清华大学深圳国际研究生院博士后 王季宇

 

（CES优博｜清华大学深圳国际研究生院博士后 王季宇）

　　为推动我国电气工程领域的科技进步，鼓励创新性研究，促进青年专业人才成长，中国电工技术学会开展中国电工技术学会优秀博士学位论文推荐与评选工作。

　　王季宇，现任清华大学深圳国际研究生院博士后，分别于2013年、2019年获得重庆大学电气工程专业工学学士和工学博士学位，2016-2018年在美国佐治亚理工学院进行博士生联合培养。入选2021年深圳市海外高层次人才，荣获重庆市优秀博士毕业论文；主持国家自然科学基金青年项目1项，省部级科技横向项目2项，主研国家重点研发计划项目1项；发表AEM，AFM，ACSNano等高水平SCI论文23篇，其中一作/通讯作者8篇，论文总引用835次，1篇ESI高被引论文，1篇NanoEnergy封面文章。

　　独立层式摩擦纳米发电机的结构与原理设计及自驱动系统的构建

　　廖瑞金教授

　　重庆大学

　　在以物联网技术为核心的信息产业发展浪潮下，个人移动设备及传感设备不断沿着微型化、智能化、共享化及网联化的方向发展。数以百亿计的传感设备通过网络连接在一起，构成了物联网的基石。

　　物联网传感器本身具有的低功耗、分布式的特点从一定程度上增加了传统高密度、集中式能源为其供能和维护的成本，因此环境能量采集技术将势必成为物联网供能的重要手段。摩擦纳米发电机作为一种新型机电能量转换装置，具有结构简单、材料多样、转换效率高等优点，具有长足的发展潜力。而在摩擦纳米发电机的四种工作模式中，独立层式在应用方面的优势更为显著。

　　论文以独立层式摩擦纳米发电机为研究对象，根据风能、波浪能及环境振动能等三种不同能量形式，分别提出不同能量形式下的独立层式摩擦纳米发电机结构和原理设计，研究摩擦纳米发电机的输出性能及影响因素并优化结构参数，构建相应的自驱动系统并对其相关性能开展研究。

　　论文先后提出了：

　　（1）风能驱动的独立层式摩擦纳米发电机的结构与原理设计，首次引入了以柔性摩擦介质为基础的软摩擦模式，增强了器件输出性能、动力学性能以及耐久度，构建了基于风驱式摩擦纳米发电机的高压等离子体与电化学回收自驱动系统；

　　（2）波浪能驱动的独立层式复合摩擦纳米发电机的结构与原理设计，实现摩擦纳米发电机和电磁式发电机输出特性的有效互补，并将复合式发电机的工作范围扩展至宽频率宽负载域；从结构设计与优化的角度，首次提出了用于评估自驱动能量转换效率的新概念，用于揭示能源转换环节中能量传递损耗机制；同时分析获得了金属—聚合物接触带电的机理；

　　（3）振动能驱动的独立层式摩擦纳米发电机的结构与原理设计，实现摩擦纳米发电机在流体态介质填充下进行稳定、长期的直流信号输出，揭示了液体—聚合物介质接触带电机理分析，首次研发了对液体介质有机物成分分析及含水量测量的自驱动系统。

　　本论文的研究成果对摩擦纳米发电机的结构与原理设计提供了理论支撑，改善了当前独立层模式下摩擦纳米发电机设计及自驱动系统应用中存在的不足，极大地增强了能量转换效率和设备输出性能，丰富了自驱动系统应用模式，为基于微纳能源技术的自驱动系统研发与构建提供了发展方向，同时对提高能源互联网建设智能化程度具有重要学术意义与实用价值。

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