宋群梁教授团队在基于固液摩擦起电的水能收集发电机研究方面取得了可喜进展
宋群梁教授课题组Nano Energy：雷电启发的高压直流液滴发电机
西南大学材料与能源学院宋群梁教授团队在基于固液摩擦起电的水能收集发电机研究方面取得了可喜进展，相关研究成果“A high voltage direct current droplet-based electricity generator inspired by thunderbolts”发表在纳米能源领域国际知名期刊《Nano Energy》上。宋群梁教授为独立通讯作者，2019级博士生董君为第一作者。
近年来，基于水滴的能量收集系统展示了其在清洁能源收集与自驱动传感方面无与伦比的优势。通过将水滴撞击在疏水表面上而产生的交流电(AC)的输出相对较低，难以实际应用。在这里，我们通过模拟雷电形成机制，展示了一种直流液滴发电机。该器件将整流、能量转换和存储组件集成到同一器件中，通过简单而精巧的结构消除了后端电路元件带来的能量损失。在这个器件中，水滴不仅可以在接触带电和静电感应过程中充当电荷产生源，还可以通过调整其重力驱动的运动来充当电荷梭（water charge shuttle），依次将负电荷传递到顶部电极，将正电荷传递到底部电极，从而输出直流电。该器件无需任何电源管理电路即可实现超过1600 V的开路电压。单个液滴可以点亮400个串联LED阵列，显示出在水能收集实际应用中的巨大潜力。该工作不同于传统的摩擦纳米发电机，通过耦合接触起电、静电感应、电荷时空分离和电荷泵浦效应，实现了位移电流和传导电流协同增强发电的全新机制。此外，该发电机的Electrode-on-Surface结构设计是一种可应用于任何疏水表面的通行策略。
文章全文目前正在出版当中，直流水滴发电机相关技术已申请国家发明专利1项。
宋群梁教授课题组长期致力于太阳能电池，忆阻器和摩擦纳米发电机等领域的物理机理研究。随着研究的不断深入，近期以宋群梁教授为最后通讯作者，西南大学为第一单位，在ACS Nano, Nano Energy , Advanced Science, Materials Horizons, ACS Applied Materials & Interfaces , Nanoscale, Solar RRL 等国际知名期刊先后发表多篇高质量论文。