研究人員展示了一種系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以將納米壓力發(fā)生器打印在紙上，然后通過藍(lán)牙與之交互，從而自己產(chǎn)生能量。摩擦電效應(yīng)是什么？研究演示的功能是什么？如何實(shí)際應(yīng)用？

摩擦電效應(yīng)是什么？

“摩擦電效應(yīng)“這聽起來可能很復(fù)雜且與眾不同，實(shí)際上，這幾乎是每天在電力中都能看到的最根本的影響之一；靜電。摩擦電效應(yīng)是異種材料摩擦在一起時帶電的名稱。例如，如果橡膠氣球擦在頭發(fā)或衣服上，則會積聚靜電。

什么是摩擦電納米發(fā)電機(jī)？

摩擦電納米發(fā)電機(jī)（TENGs）是納米級能量收集器，當(dāng)兩種不同的納米材料相互摩擦?xí)r，它們可以發(fā)電。摩擦作用是由機(jī)械能提供的，因此摩擦電納米發(fā)電機(jī)是機(jī)械到電能的轉(zhuǎn)換器。盡管摩擦電已經(jīng)有數(shù)千年的歷史了，但摩擦電納米發(fā)電機(jī)才在2012年首次被證明。在談?wù)揟ENG時，了解如何陳述其能量能力至關(guān)重要。考慮到兩個納米顆粒的納米級尺寸以及所產(chǎn)生的能量，測量它們的功率將毫無意義。相反，TENG的功率能力是W / m2的量度，因?yàn)檫@些材料可以按比例放大。

因此，第一個TENG的功率密度為3.67mW / m2，當(dāng)兩個納米層相互垂直放置時，TENG起作用。當(dāng)使用機(jī)械力將各層推向更近的位置時，就會發(fā)生摩擦電效應(yīng)，并且會在結(jié)構(gòu)內(nèi)發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。但是，僅當(dāng)在兩種材料之間形成電場時才分離材料時，同時產(chǎn)生電勢差。如果連接了放置在每種材料上的電極，則會產(chǎn)生電流，該電流可用于為電路供電。

認(rèn)識到TENG的重要性， 一組研究人員演示了打印過程 它不僅可以打印TENGs壓力傳感器，而且可以打印到包括紙張和紙板在內(nèi)的常見材料上。

研究的第一部分是可以排斥液體和灰塵的涂層的開發(fā)。該涂層可以涂在紙或紙板上，以防止被水汽損壞，但也可以打印幾層材料。研究的第二部分，直接將電路層印刷到紙張和紙板上。使用專門的涂層，研究人員能夠在彼此的頂部印刷多個電路層，而不會彼此弄臟或干擾。所得的層允許構(gòu)造垂直TENG，該TENG既可為電路供電，又可檢測紙上的壓力。由于紙張的另一面是空白的，因此可以打印標(biāo)準(zhǔn)的鍵盤界面，從而可以創(chuàng)建自供電的紙張鍵盤。

但是，這仍然存在一個問題，紙張界面如何能夠傳輸藍(lán)牙信息？這里我們只能推測它是如何實(shí)現(xiàn)的。傳輸藍(lán)牙信息需要數(shù)據(jù)包和數(shù)據(jù)編碼/解碼；因此，需要某種程度的復(fù)雜電路。從理論上講，藍(lán)牙芯片可以集成到紙張中，并且使用鍵合線或接觸墊可以使芯片讀取按鈕的按下狀態(tài)。另一種方法可以是簡單的印刷RLC電路，該電路以特定的頻率發(fā)送能量，該能量可以被藍(lán)牙接收器檢測到。無論哪種方式，都沒有討論該電路將按鈕按下的確切過程，因此在理解本研究的功能時應(yīng)格外注意。

可打印紙張接口有哪些潛在應(yīng)用？

如果研究確實(shí)可以為完全集成到紙鍵盤中的藍(lán)牙設(shè)備供電，那么這樣的鍵盤的應(yīng)用是巨大的。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，COVID-19，埃博拉和布氏鼠疫等高度傳染性疾病患者的一次性接口可以從此項(xiàng)技術(shù)中受益。食品行業(yè)可以從食品包裝盒的交互式界面中受益，該界面可以使客戶檢查包裝內(nèi)容并提供安全信息。快遞行業(yè)可以使用帶有按鈕的此類界面，用戶可以按下按鈕以確認(rèn)包裹是否已存在并且已收到包裹。

這種技術(shù)更新穎的用途是制造商和專家的定制項(xiàng)目和安裝。例如，由客戶訂購的自定義項(xiàng)目可能需要一組唯一的控件，并且?guī)в邪粹o的物理鍵盤的創(chuàng)建過于昂貴或麻煩。制作者可能會利用制作自定義鍵盤的能力，這些鍵盤可用于控制各種不同的項(xiàng)目，例如家庭自動化，遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)。
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