納米發(fā)電機(jī)市場(chǎng)供需 2023納米發(fā)電機(jī)行業(yè)未來發(fā)展空間分析

• 劉明月 2023年8月23日 來源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 667 39
• 繁體

我國(guó)“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“納米前沿”重點(diǎn)專項(xiàng)中提出，開發(fā)用于收集水波能量的高性能納米發(fā)電機(jī)的新材料和新結(jié)構(gòu)，研制高輸出功率和高效率的水波能摩擦納米發(fā)電機(jī)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建海上可移動(dòng)自供電系統(tǒng)。

根據(jù)發(fā)電機(jī)行業(yè)發(fā)展前景數(shù)據(jù)，我國(guó)發(fā)電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)有340余家，其中年生產(chǎn)能力在1000臺(tái)以下的企業(yè)占45%左右，1000-3000臺(tái)的企業(yè)占25%左右，3000-5000臺(tái)企業(yè)約占21%，10000臺(tái)以上的企業(yè)僅有幾家，約占9%。

根據(jù)對(duì)摩擦與壓電納米發(fā)電機(jī)分析可以看出，納米發(fā)電機(jī)可廣泛應(yīng)用在移動(dòng)電子終端、可穿戴智能設(shè)備、植入性醫(yī)療器械(心臟起搏器等)、新能源(包括風(fēng)能、水能、潮汐能等)、高精度傳感器等領(lǐng)域。

從發(fā)電機(jī)行業(yè)市場(chǎng)范圍看，隨著近些年國(guó)家環(huán)保政策不斷出臺(tái)，行業(yè)面臨著洗牌，大量的小企業(yè)因?yàn)榄h(huán)保要求不合格而退出，預(yù)計(jì)未來將會(huì)產(chǎn)能將會(huì)集中在幾家大型企業(yè)手中，發(fā)電機(jī)行業(yè)集中度不斷提升。

中研研究院出版的《2023-2028年國(guó)內(nèi)發(fā)電機(jī)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展策略研究報(bào)告》顯示

納米發(fā)電機(jī)市場(chǎng)供需 2023納米發(fā)電機(jī)行業(yè)未來發(fā)展空間分析

納米發(fā)電機(jī)是世界上最小的發(fā)電機(jī)，可在納米尺度下將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能。納米發(fā)電機(jī)主要包括壓電納米發(fā)電機(jī)、摩擦納米發(fā)電機(jī)、熱釋電納米發(fā)電機(jī)三類，前兩者將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，后者將熱能轉(zhuǎn)化為電能。壓電納米發(fā)電機(jī)是利用彎曲、壓縮具有壓電性能與半導(dǎo)體性能特殊納米材料產(chǎn)生電流的原理制造而成。壓電納米發(fā)電機(jī)更適用于有周期性運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景中，例如心跳、呼吸、風(fēng)浪、海浪、潮汐等領(lǐng)域。

我國(guó)“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“納米前沿”重點(diǎn)專項(xiàng)中提出，開發(fā)用于收集水波能量的高性能納米發(fā)電機(jī)的新材料和新結(jié)構(gòu)，研制高輸出功率和高效率的水波能摩擦納米發(fā)電機(jī)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建海上可移動(dòng)自供電系統(tǒng)。

在新能源領(lǐng)域，納米發(fā)電機(jī)也具有重要研究意義。風(fēng)力、水力、波浪、潮汐、溫差等是自然界中蘊(yùn)藏豐富且清潔可再生的能源，利用納米發(fā)電機(jī)可將這些能源轉(zhuǎn)換為電能，可為人類提供源源不斷的電力資源，在“碳中和”背景下?lián)碛芯薮蟀l(fā)展?jié)摿Α?/p>

在電子領(lǐng)域，納米發(fā)電機(jī)可隨時(shí)隨地利用人類行走或智能設(shè)備運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能，將其轉(zhuǎn)化為電能，為電子設(shè)備進(jìn)行充電;在植入性醫(yī)療器械領(lǐng)域，納米發(fā)電機(jī)可利用心跳進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現(xiàn)心臟起搏器無需更換電池或者充電即可長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)。

新技術(shù)將摩擦納米發(fā)電機(jī)功率提升數(shù)十倍

當(dāng)前，我國(guó)正努力實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展和碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)。在此背景下，摩擦納米發(fā)電機(jī)作為一種可直接將環(huán)境中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的清潔發(fā)電方式而備受關(guān)注。其中，基于摩擦起電和空氣擊穿的直流摩擦納米發(fā)電機(jī)(DC-TENG)由于具有恒流輸出特性和較高的輸出功率密度，而成為全球?qū)W者關(guān)注的焦點(diǎn)。

近日，中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所研究員王杰團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，DC-TENG存在多個(gè)放電區(qū)域(多域放電)，刷新了人們對(duì)這一領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)和理解?；谶@一發(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)提出綜合“木桶模型”，并利用該模型將單一器件的輸出功率提升數(shù)十倍。6月3日，相關(guān)研究在線發(fā)表于《自然-通訊》。

基于多域放電的新發(fā)現(xiàn)、新思想、新理論，研究團(tuán)隊(duì)建立了綜合“木桶模型”。即，隨著摩擦電荷的增加，當(dāng)介質(zhì)層表面電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到空氣擊穿的閾值時(shí)，多個(gè)區(qū)域內(nèi)的微型閃電會(huì)被激發(fā)。且電荷參與不同區(qū)域內(nèi)的放電，對(duì)外電路中輸出能量的影響也有差異。例如，參與第一域放電的電荷可以在外電路中做功，而參與第二域和第三域放電的電荷則無法被有效利用。

研究人員通過抑制第二域和第三域的放電，增強(qiáng)第一域放電，進(jìn)而使得發(fā)電機(jī)的輸出性能得到了大幅的提升。此外，為了使DC-TENG更具實(shí)用價(jià)值，研究團(tuán)隊(duì)在外電路負(fù)載為10M～3G的超大阻抗范圍內(nèi)做了相關(guān)的分析和研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這一方法在大阻抗范圍內(nèi)，可以使輸出功率得到幾十倍的增強(qiáng)。

該論文評(píng)審專家認(rèn)為，多域放電特性的發(fā)現(xiàn)，不僅刷新了對(duì)直流摩擦納米發(fā)電機(jī)的認(rèn)知，同時(shí)也對(duì)摩擦學(xué)、摩擦電學(xué)、以及其他靜電現(xiàn)象有著重要影響。

我國(guó)納米發(fā)電機(jī)研究成果

中科院上海微系統(tǒng)所與與香港城市大學(xué)、浙江大學(xué)、華東師范大學(xué)科學(xué)家合作，以具有優(yōu)良生物兼容性的蠶絲蛋白和高度透明的柔性ITO/PET材料作為摩擦材料，實(shí)現(xiàn)了TENG的批量化制造。

北京科技大學(xué)與中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所團(tuán)隊(duì)合作，合成CsPbBr3納米晶均勻填充于PVDF纖維中的復(fù)合纖維，利用其構(gòu)建了平面型壓電納米發(fā)電機(jī)。

納米發(fā)電機(jī)行業(yè)報(bào)告對(duì)該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了納米發(fā)電機(jī)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對(duì)行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、納米發(fā)電機(jī)行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)等等。報(bào)告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)納米發(fā)電機(jī)行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

更多納米發(fā)電機(jī)行業(yè)前景分析，請(qǐng)點(diǎn)擊中研研究院出版的《2023-2028年國(guó)內(nèi)發(fā)電機(jī)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展策略研究報(bào)告》。

• 相關(guān)深度報(bào)告REPORTS

  

  2023-2028年國(guó)內(nèi)有機(jī)顏料行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)展策略研究報(bào)告

  中研普華的整份研究報(bào)告向您詳盡描述您所處的行業(yè)形勢(shì)，為您提供詳盡的內(nèi)容。中研普華在其多年的行業(yè)研究經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立起了完善的產(chǎn)業(yè)研究體系，一整套的產(chǎn)業(yè)研究方法一直在業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，...

  查看詳情

延伸閱讀

推薦閱讀

猜您喜歡