中科院3D打印新型纳米发电机，可实现AI汽车自供电监控

发布时间：2021-12-02 07:06:32来源：未知大陆

中国科学院的研究人员3D打印了一种新型纳米发电机，有可能实现对自动驾驶汽车的自供电监控。其创造者将其称为“BS-TENG”，微型70毫米摩擦纳米发电机(TENG)具有独特的轴承结构(BS)设计，使其既可用作机械能量收集器，又可用作自给自足的传感设备。能够以高达1,500rpm的速度运行，每个超紧凑型BS-TENG可提供0.96mW的峰值输出，据该团队称，这足以为50个LED供电，或启用AI驱动的热和速度监控车辆，以“为智能汽车驾驶系统提供新机会”的方式。带有3D打印自供电传感器系统的自动驾驶汽车模型环保自动驾驶汽车随着人工智能和商用车之间的融合步伐不断加快，可持续地为它们提供动力的问题也随之增加。这是因为此类先进处理系统的集成可能具有使自动驾驶汽车更安全、更可靠的潜力，但它们通常也依赖于不可再生电池和电源节点的使用。许多现有系统也使用需要定期充电的电池，这些电池需要集成到复杂的网络中，从而有效地增加了汽车制造商的总体开发和生产成本。作为传统电池的替代品，可以利用和部署通过车辆转弯和制动产生的旋转机械能，为内部汽车监控系统供电。事实上，第一台纳米发电机是15年前由佐治亚理工学院的一个团队创建的，此后该团队继续开发能够捕获风能和动能的TENG。然而，中国研究人员现在声称，除了人工智能汽车的需求之外，现有技术的有限能量转换阻碍了它们的更广泛采用。为了解决这个问题，科学家们表示，他们设计了一种新的收集方法，可以利用以前浪费的能量为传感系统供电，从而实现“自动驾驶汽车的安全驾驶”。研究人员“BS-TENG”纳米发电机的内部工作原理使用“BS-TENG”进行能量利用为了克服现有TENG的缺点，中国科学家重新回到绘图板，采用3D打印来创造全新的设计。他们想出的是一种纳米发电机，由粘附在亚克力板上的转子和定子组成，前者具有印刷框架，其中PTFE辊轮交替旋转以连接电极并产生静电荷。由于其实验性质，原型转子的高度仅为3.6毫米，因此为了为设备的6毫米滚轮腾出空间，研究人员将两个转子与丙烯酸管融合形成“双BS-TENG”。在测试期间，由此产生的纳米发电机被证明能够在100到1,500rpm的转速下提供高且稳定的输出，因此该团队推测它可以用于“通过车轮旋转收集机械能量”。为了将这一假设付诸实践，科学家们随后将他们的设备集成到自供电车辆监控或“SPVM”系统中，该系统由四个双BS-TENG、五个齿轮和两个亚克力板组成。初步测试表明，纳米发电机能够为热传感器供电，该传感器不仅可以连续运行，而且可以在达到特定温度时发出“警报”。进一步的评估还表明，SPVM可用于同时跟踪伺服计模拟的车轮速度，展示其多功能最终用途能力。因此，通过进一步的研发，该团队相信BS-TENG有可能成为“旋转能量收集的突破”，为提高纳米发电机的效率和人工智能驱动的车辆的安全性提供蓝图。“集成的BS-TENG网络既可以用作旋转能量收集器，也可以用作用于车辆温度和实时速度监控的自供电高速传感系统，”该团队在他们的论文中总结道。“此外，结果证实，自供电车速监测的准确率可以达到99%以上，表明他们的设计在实际应用中是可靠的。”BS-TENG用于在测试期间为商用LED供电