西南交大杨维清教授团队连续在国际顶尖杂志ACS Nano和Nano Energy上发表论文

西南交通大学2019-06-04 12:11:56

在四川省杰出青年基金项目、西南交通大学科研启动项目、学校及材料学院的大力支持下,材料科学与工程学院杨维清教授组建的纳米能源材料与功能器件研究所,在纳米能源材料与器件领域取得了重要进展,以西南交通大学为第一作者单位连续在国际顶尖杂志ACS Nano(影响因子13.942)和Nano Energy(影响因子12.343)在线发表论文。

在西南交通大学材料学院杨维清教授和美国佐治亚理工学院著名科学家王中林院士共同指导下,西南交大16级博士生张彬彬和15级博士张磊,发明了一种基于液态金属摩擦纳米发电机的自驱动加速度传感器,如图1所示。传统的加速度传感器多是压电和电容式的,而电容式传感器需要由外部供电,大大限制了传感器的应用。而压电式传感器虽然是主动式传感,但输出电压电流相对较小,外界环境噪音对信号影响较大。该加速度传感器作为主动传感装置输出较大,可以实时监测车辆以及一些机械装置的微弱振动,并且可以作为可穿戴设备,实现人体运动的步态分析。该加速度传感器在振动监测、分析以及可穿戴设备中具有极高的应用潜质。

▲基于液态金属摩擦纳米发电机自驱动加速度传感器结构设计

另外,在杨维清教授的指导下,16级博士生靳龙创新性地利用磁悬浮原理巧妙地结合了摩擦发电机和电磁发电机制作了一个自驱动无线智能传感器,如图2所示。传统的有线监测方法需要外部电源,并且复杂的布线也使得监测出现各种问题。这项工作通过阵列的复合发电机收集列车行驶过程中的振动能,可以持续地为无线智能传感器供电,并实时地将数据传输到智能手机上,实现了物联网(IoT)技术在高速列车检测系统中的应用。这为列车的安全监测提供了一个新的思路,并实现了物联网与高速列车的一个有机结合。

▲在高速列车上,将振动能收集起来转化为电能,通过电源管理技术为后端的传感器供电,以实现实时的无线监测。 

纳米能源材料与功能器件研究所介绍


在学校和学院大力支持下,课题组由材料学院引进人才杨维清教授负责,于2014年4月成立,团队目标:以轨道交通的智能安全监测为重大需求,以纳米能源材料为基础,以微纳加工为手段,集成能源收集、能量储存和无线网络传感(ZigBee)的自供电智能安全监测无线网络技术。课题组成立三年半以来,一边建设实验室,一边开展相关科研工作,已经以西南交通大学第一作者单位在国际杂志发表高质量SCI论文20余篇,申请国家发明专利10余项,团队规模已发展为24人(含讲师,全职博士后,博士和硕士研究生),课题组网址:http://userweb.swjtu.edu.cn/Userweb/yangweiqing/index.htm。课题组致力于将基础研究和工程应用统一于轨道交通的微纳能源系统,竭诚寻找合作伙伴。

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来源:材料青年视界  

策划编辑:交大新媒体中心  朱莹燕

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