一种由摩擦发电机驱动的基于介电润湿的快速除雾装置 | 徐敏义教授、姜东岳课题组、江慧合作新进展(Nano Energy)

1 Dec 2021

新闻

  • 起雾现象广泛的发生于工业过程,手术治疗和人类日常生活中。雾化使得透光性变差,由此可能会导致严重的后果。目前的除雾方法主要包括热风除雾和超亲水涂层。热风除雾能耗高,影响舒适度、超亲水涂层存在易污染和性能持久性差的问题。介电润湿可以通过交变电场对微小液滴进行操控,具有潜在的除雾能力。而介电润湿器件通常需要高压电源驱动,这使得系统成本升高,便携性差。摩擦纳米发电机可以有效收集环境机械能并转换为电能,从而为介电润湿单元供电。因此本研究提出一种利用摩擦纳米发电机的介电润湿超快速除雾玻璃。可以在1秒内,除雾率达到90%以上。

  • 近日,大连理工大学姜东岳课题组联合大连理工大学附属肿瘤医院(辽宁省肿瘤医院)江慧和大连海事大学徐敏义教授团队,基于介电润湿原理,提出利用旋转独立式摩擦纳米发电机(RF-TENG)的方法,将任意机械能转换为电能驱动介质上电润湿装置实现防雾功能,这对于摩擦纳米发电机的应用发展具有重要意义。RF-TENG可以通过改变接触面积和输入机械能的转速来产生可变的开路电压(0.73-5.26 kV)和频率(20-100 Hz)。利用高速相机捕获了雾滴的聚结和脱落过程,揭示了EWOD装置上的雾滴振荡和横向运动是玻璃除雾的基本工作原理。进一步讨论了 RF-TENG的开路电压和频率对防雾性能的影响。实验结果表明,当开路电压大于±1 kV、频率大于60 Hz时,干区率能够在极短的时间内(< 0.5 s)从34%上升到98%。最后,实现了使用RF-TENG进行窗玻璃防雾的实际应用,对EWOD玻璃的透射率测试表明,EWOD玻璃具有良好的可见光透过率,仅比普通玻璃低3%。该研究为利用可再生机械能(如风)进行室内防雾铺平了道路。

  • 这项工作展示了由RF-TENG驱动的AC EWOD除雾玻璃,实现了超快速的玻璃除雾。与传统热风和超亲水涂层除雾方式相比,具有能耗低、速度快、耐久性强的特点,有望在汽车玻璃、医疗内窥镜、工业视窗玻璃除雾中取得应用。

  • 相关研究论文以“A transparent electrowetting-on-dielectric device driven by triboelectric nanogenerator for extremely fast anti-fogging”为题发表于Nano Energy杂志上。第一作者为大连理工大学研究生谭杰,通讯作者为大连理工大学姜东岳副教授、辽宁省肿瘤医院的江慧以及大连海事大学的徐敏义教授。

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