自驱动CO2气敏传感器的结构实验图和工作原理示意图

基于TENG-UDS的无源高效电源管理电路的结构示意图及其输出特性

我校特种功能材料教育部重点实验室程纲教授课题组一直从事摩擦纳米发电机自驱动传感方面的研究，近日取得了一系列研究进展，相关成果在国际著名期刊Nano Energy（IF=13.120）和Advanced Functional Materials（IF=13.325）上发表。

近年来，摩擦纳米发电机（TENG）成为将机械能转化为电能的新技术，并在能量采集、自驱动传感器等诸多领域展现出广阔的应用前景。然而，TENG具有输出阻抗高、阻抗适配范围窄的问题，限制了其应用。2013年，程纲课题组基于触发开关发展了脉冲式TENG，成功解决了TENG的阻抗匹配问题。此后，程纲课题组发展了多种工作模式的脉冲TENG，为TENG的高效能量采集和自驱动传感提供了方法。通过前期研究，在ACS Nano、Nano Energy、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.等国际著名刊物上发表论文十余篇。

程纲课题组利用脉冲TENG引起的气体放电对CO2的高敏感性，发展了一种新型的自驱动CO2气敏传感器。该工作为开发CO2气敏传感器提供了新的方法，在发展面向物联网的自驱动气敏传感网络中具有潜在的应用。该工作“The self-powered CO2 gas sensor based on gas discharge induced by triboelectric nanogenerator”在国际著名刊物Nano Energy（2018, 53, 898-905）上发表。河南大学硕士研究生赵珂和青年教师顾广钦博士是该论文的共同第一作者，河南大学程纲教授和杜祖亮教授是论文的共同通讯作者。

网址链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518307018

另外，在单极性脉冲TENG的基础上，程纲课题组设计了由电感、二极管和储能电容等简单原件组成的无源电源管理电路，能量存储效率可以达到48.0%，有望在TENG的自驱动传感系统中发挥重要作用。该工作“High energy storage efficiency triboelectric nanogenerator with unidirectional switch and passive power management circuit”在国际著名期刊Advanced Functional Materials（2018, 1805216）上发表。河南大学硕士研究生秦怀方是该论文的第一作者，河南大学程纲教授、香港中文大学訾云龙博士、佐治亚理工学院王中林院士是论文的共同通讯作者。

网址链接: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201805216

以上研究工作受到国家自然科学基金委优秀青年科学基金、教育部创新团队、河南大学杰出青年培育基金、河南大学特区人才支持计划等经费的资助。