納米發(fā)電機(jī)，是基于規(guī)則的氧化鋅納米線，在納米范圍內(nèi)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，是世界上最小的發(fā)電機(jī)。目前納米發(fā)電機(jī)可以分為三類(lèi)： 第一類(lèi)是壓電納米發(fā)電機(jī)； 第二類(lèi)是摩擦納米發(fā)電機(jī)； 第三類(lèi)為熱釋電納米發(fā)電機(jī)。

納米發(fā)電機(jī)一般被應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)、軍事、無(wú)線通信、無(wú)線傳感等方面。

對(duì)于納米發(fā)電測(cè)試來(lái)說(shuō)，會(huì)涉及到三個(gè)很重要的挑戰(zhàn)。 1.納米發(fā)電產(chǎn)生的電流小；2.納米發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻過(guò)大；3.產(chǎn)生的信號(hào)變化速度過(guò)快。 由于納米發(fā)電自身的技術(shù)特點(diǎn)，在研究過(guò)程中需要測(cè)試單位面積機(jī)械能產(chǎn)生的電能，測(cè)試產(chǎn)生的電壓，微小的電流及功率信號(hào)，電壓基本在幾伏甚至幾十伏。而電流一般都是 uA 甚至 nA 級(jí)別，功率在 mW 甚至 uW 級(jí)別。如何精確的測(cè)試微小電流及功率信號(hào)比較困難，對(duì)測(cè)試儀器精度和穩(wěn)定性要求也非常高。

上圖為您介紹了測(cè)量靈敏度的理論極限取決于在電路中的電阻所產(chǎn)生的噪聲。電壓噪聲是與電阻、帶寬和絕對(duì)溫度的乘積的平方根成正比的。從圖中可見(jiàn)，源電阻限制了電壓測(cè)量的理論靈敏度，也就是說(shuō)能準(zhǔn)確測(cè)量一個(gè) 1Ω源電阻的 1uV 信號(hào)時(shí)，如果該信號(hào)的源電阻變成 1TΩ，則該測(cè)量就會(huì)變得不可能。因?yàn)樵谠措娮铻?1MΩ時(shí)對(duì)于1uV 的測(cè)量已經(jīng)接近理論極限了。這時(shí)候采用常規(guī)的數(shù)字萬(wàn)用表是無(wú)法完成這類(lèi)測(cè)量的。了解了這個(gè)原理，選擇合適的儀器是保證準(zhǔn)確測(cè)試微小信號(hào)前提。

由于機(jī)械的拉伸和沖擊碰撞運(yùn)動(dòng)都是在短時(shí)間內(nèi)完成的，故而評(píng)價(jià)一個(gè)納米發(fā)電機(jī)的性能的關(guān)鍵因素，就是其輸出的峰值電流和峰值電壓，以及其對(duì)應(yīng)的功率。傳統(tǒng)的萬(wàn)用表，由于其采樣率的不足，從而導(dǎo)致沒(méi)有辦法獲得真實(shí)的功率曲線。

儀器配置：

自2012年王中林教授首次發(fā)明了熱釋電納米發(fā)電機(jī)后，這種通過(guò)收集廢棄的熱量作為能源的新型納米發(fā)電機(jī)在無(wú)線傳感器、溫度成像、醫(yī)學(xué)診斷以及個(gè)人電子產(chǎn)品方面都具有潛在的應(yīng)用，而納米發(fā)電機(jī)的應(yīng)用也不斷出現(xiàn)在我們的生活中。

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審核編輯 黃宇