海洋所發(fā)表運(yùn)輸系統(tǒng)機(jī)械能收集與陰極保護(hù)結(jié)合新進(jìn)展
近日,中國(guó)科學(xué)院海洋研究所在摩擦納米發(fā)電器件與腐蝕防護(hù)結(jié)合方面取得新進(jìn)展,研究的海綿器件能夠適應(yīng)陸地和水上運(yùn)輸中的高強(qiáng)度沖擊并收集機(jī)械能應(yīng)用于海洋環(huán)境金屬的腐蝕保護(hù),相關(guān)成果發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Advanced Functional Materials(IF=19.0)上。
摩擦納米發(fā)電機(jī)是基于摩擦起電和靜電感應(yīng)的耦合的技術(shù),可以從各種環(huán)境機(jī)械能運(yùn)動(dòng)中提取能量。基于此,摩擦納米發(fā)電器件作為自供能的電源應(yīng)用于陰極保護(hù)是一種綠色有效的腐蝕防護(hù)技術(shù)手段,從而為降低海洋環(huán)境的嚴(yán)重腐蝕問(wèn)題提供了一種解決途徑。
聚二甲基硅氧烷海綿具有網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、腔壁尺寸比大、適合接觸分離的特點(diǎn)。為了進(jìn)一步提高海綿的摩擦發(fā)電輸出,采用了聚多巴胺錨定MXene顆粒的靜電自組裝方法,形成的聚合物具有高電負(fù)性、高粘附性、長(zhǎng)保存時(shí)間的三重作用,具有極高的耐壓性和彈性恢復(fù)性能,適合應(yīng)用于沖擊力大、不規(guī)則的環(huán)境中的機(jī)械能收集。研發(fā)的海綿結(jié)構(gòu)材料具有良好的彈性和高恢復(fù)能力,頻響范圍寬,靈敏度高,能夠應(yīng)用于陸地、海洋運(yùn)輸系統(tǒng)的能量捕獲。根據(jù)海綿的輸出能夠反映波浪拍擊力的大小從而可直觀判斷波浪等級(jí)的特性,開發(fā)了監(jiān)測(cè)波浪沖擊的應(yīng)用程序。同時(shí),海綿收集機(jī)械能作為獨(dú)立的自供能電源,對(duì)金屬材料進(jìn)行陰極保護(hù)后腐蝕速度明顯降低,金屬材料受到了良好保護(hù)。

海綿發(fā)電機(jī)在陸路和水路運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

海綿發(fā)電機(jī)和金屬材料組成的陰極保護(hù)防腐系統(tǒng)圖
論文第一作者為中國(guó)科學(xué)院海洋研究所博士生徐慧,通訊作者為研究員王秀通。研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、工信部高技術(shù)船舶科研項(xiàng)目等基金項(xiàng)目的支持。
相關(guān)成果:
Hui Xu, Xiutong Wang*, Youbo Nan, Hui Zhou, Yan Wu, Mingxing Wang, Weilong Liu, Jizhou Duan, Yanliang Huang, Baorong Hou. Advanced Functional Materials, 2023, 2304723 (https://doi.org/10.1002/adfm.202304723)
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