基于摩擦納米發(fā)電機(jī)的自驅(qū)動(dòng)微系統(tǒng)

陳號(hào)天 宋宇 張海霞

摘要：針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的多樣性和應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜性，提出基于摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）的自驅(qū)動(dòng)微系統(tǒng)解決方案。首先分析搭建自驅(qū)動(dòng)微系統(tǒng)需要的3個(gè)基礎(chǔ)模塊：基于人體運(yùn)動(dòng)的摩擦納米發(fā)電機(jī)的能量采集（EH）模塊、主動(dòng)式傳感模塊、高效率的能量存儲(chǔ)模塊，在此基礎(chǔ)上搭建適用于不同應(yīng)用場(chǎng)景的自驅(qū)動(dòng)微系統(tǒng)，既可以有效地解決海量傳感器節(jié)點(diǎn)的長期穩(wěn)定能量供給問題，又有利于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)向著多維度和多形態(tài)的方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：微能源系統(tǒng)；EH；TENG；自驅(qū)動(dòng)；主動(dòng)式傳感；能量管理

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子設(shè)備呈現(xiàn)出小型化、低功耗和多功能的趨勢(shì)，萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）時(shí)代已經(jīng)拉開序幕。物聯(lián)網(wǎng)的搭建依賴于無數(shù)的分布式傳感器，用于生命健康監(jiān)測(cè)、環(huán)境污染防控、基礎(chǔ)設(shè)施安全等諸多領(lǐng)域。盡管單個(gè)傳感器能耗有限，但是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)包含著上億個(gè)傳感器，這就對(duì)能源供給問題提出了挑戰(zhàn)。電池是最為常見的儲(chǔ)能元件，但是在面對(duì)數(shù)量龐大的分布式傳感器系統(tǒng)時(shí)，電池因其有限的壽命，需要循環(huán)充電以及自身體積過大等問題，無法解決物聯(lián)網(wǎng)中海量傳感器節(jié)點(diǎn)的能量供給問題。因此，開發(fā)出一種可以隨時(shí)隨地從周圍環(huán)境中收集能量用于驅(qū)動(dòng)微納米傳感器的自驅(qū)動(dòng)微系統(tǒng)成為當(dāng)務(wù)之急。

在周圍環(huán)境中，相比于光能、熱能等，機(jī)械能來源更為廣泛，種類更加豐富，大到風(fēng)能、水能，小到人體的自身運(yùn)動(dòng)都充滿著大量的機(jī)械能。常用的機(jī)械能采集方式包括電磁感應(yīng)、壓電效應(yīng)和摩擦起電效應(yīng)。環(huán)境中的機(jī)械能多呈現(xiàn)頻率偏低、振動(dòng)隨機(jī)等特點(diǎn)，這就給能量采集（EH）方式提出了挑戰(zhàn)。相比于傳統(tǒng)的基于電磁感應(yīng)原理的大型發(fā)電機(jī)，新型的壓電式納米發(fā)電機(jī)和摩擦式納米發(fā)電機(jī)更加適用于這類“低頻隨機(jī)能量”的采集。而摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）因?yàn)槠鋬?yōu)異的輸出特性以及不受材料限制等突出優(yōu)點(diǎn)，成為近年來最受關(guān)注的微能源采集技術(shù)[1]。同時(shí)，TENG可以自發(fā)地對(duì)外界的刺激產(chǎn)生響應(yīng)，也作為主動(dòng)式傳感器使用。因此，基于TENG的自驅(qū)動(dòng)微系統(tǒng)主要包含3個(gè)基本模塊：EH模塊、主動(dòng)式傳感模塊和能量存儲(chǔ)模塊。文中，我們將針對(duì)自驅(qū)動(dòng)微系統(tǒng)的3個(gè)基礎(chǔ)模塊的核心技術(shù)逐一介紹。

1 微型EH技術(shù)

1.1 TENG的工作原理

摩擦起電效應(yīng)在數(shù)千年前就已經(jīng)被人類發(fā)現(xiàn)，該效應(yīng)是一種由接觸引發(fā)的帶電效應(yīng)，廣泛地存在于人們的日常生活當(dāng)中。2012年佐治亞理工學(xué)院王中林院士首次提出了TENG，它基于接觸起電效應(yīng)和靜電感應(yīng)效應(yīng)。當(dāng)2種不同材料接觸之后，電荷會(huì)在二者接觸面進(jìn)行轉(zhuǎn)移并重新分布，2個(gè)物體表面會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，因此2種材料表面貼附電極并連接之后，2個(gè)物體產(chǎn)生相對(duì)位移之后，在電勢(shì)差的驅(qū)動(dòng)下會(huì)使電荷在2個(gè)電極之間移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

對(duì)TENG的分析就是揭示其電容行為的過程[2]。對(duì)于任意TENG來說，都會(huì)有一對(duì)相互朝向的材料，成為2個(gè)摩擦層或者1組摩擦副。2個(gè)摩擦層之間的距離x，將會(huì)隨外力作用產(chǎn)生變化。一旦通過外力作用接觸，在接觸起電原理的作用下，2個(gè)摩擦層將會(huì)攜帶符號(hào)相反數(shù)目相同的靜電荷。通過在2個(gè)摩擦層外側(cè)貼附電極，并當(dāng)2個(gè)摩擦層距離產(chǎn)生變化時(shí)，電極電勢(shì)的不同將驅(qū)使電荷在電極之間轉(zhuǎn)移。如果定義轉(zhuǎn)移的電荷量為Q，那么失去電荷量為-Q，而得到的電荷量為+Q，以保證電荷守恒。

兩電極的電勢(shì)差將分為2個(gè)部分。第1部分來自于極化的摩擦電荷，它們將貢獻(xiàn)的電勢(shì)差為Voc（x）。另外，已經(jīng)轉(zhuǎn)移的電荷也會(huì)導(dǎo)致一定的電勢(shì)差變化。如果我們假設(shè)沒有摩擦電荷在這個(gè)系統(tǒng)中，那么整個(gè)結(jié)構(gòu)就是一個(gè)典型的電容結(jié)構(gòu)，所以，將已轉(zhuǎn)移的電荷貢獻(xiàn)的電容記做-Q/C（x），這里C（x）是兩電極之間的電容。根據(jù)電場(chǎng)疊加原理，總的電勢(shì)差可以記做：

式（1）為TENG的最基礎(chǔ)公式。在短路情況下，轉(zhuǎn)移的電荷量QSC將完全覆蓋因剩余極化電荷造成的電勢(shì)差，所以此時(shí)摩擦發(fā)電機(jī)的短路情況下可表示為：

如圖1所示，摩擦發(fā)電機(jī)有4種基本的工作方式[3]，分別為：接觸分離式、滑動(dòng)式、單電極式和自由式。

1.2 TEMG的應(yīng)用

日常生活中蘊(yùn)含著無數(shù)的能量，以人體為例，我們每日的一舉一動(dòng)都能產(chǎn)生能量。研究表明[4]：一個(gè)正常身材的男子揮動(dòng)手臂1 min將產(chǎn)生1.8～72 J的能量，跑步1 min將產(chǎn)生300～510 J的能量，即使打字這種輕微的動(dòng)作，持續(xù)1 min也可以產(chǎn)生0.3～1.44 J的能量；而現(xiàn)代電子設(shè)備，比如智能手機(jī)，一天消耗的電能約為60 J。由此可見：如果可以將日常的運(yùn)動(dòng)能成功采集，可以滿足絕大多數(shù)電子設(shè)備的能量供給。

2013年研究人員提出一種單表面透明的TENG[5]，如圖2所示。該工作采用單摩擦表面結(jié)構(gòu)，簡化了器件設(shè)計(jì)及制備工藝，極大地提高了發(fā)電機(jī)的輸出，并拓展了TENG的應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)手指等可動(dòng)物體與摩擦表面觸碰并分離時(shí)，即與摩擦表面構(gòu)成摩擦副，產(chǎn)生摩擦電荷。在摩擦電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，電荷經(jīng)由外部負(fù)載電路，不斷在感應(yīng)電極和參考地之間往復(fù)流動(dòng)，形成電流，從而將可動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出。在手指輕敲驅(qū)動(dòng)下，其輸出電壓可達(dá)130 V，輸出電流的密度大概為1 μA/cm2，遠(yuǎn)高于現(xiàn)有的透明納米發(fā)電機(jī)。將此發(fā)電機(jī)裁剪、裝貼于智能手機(jī)屏幕上，在用戶日常操作下，輸出電能可同時(shí)點(diǎn)亮3個(gè)發(fā)光二極管。進(jìn)一步地，以此發(fā)電機(jī)為基礎(chǔ)，利用二極管搭建邏輯電路，研究人員開發(fā)了自供能的觸覺傳感器。當(dāng)手機(jī)用戶觸摸由4個(gè)單表面摩擦發(fā)電機(jī)構(gòu)成的觸摸板時(shí)，即可驅(qū)動(dòng)單色液晶顯示屏，并可在屏幕上顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)字。

進(jìn)一步地，研究人員利用“人體是電的良導(dǎo)體”的特點(diǎn)，將人體作為電導(dǎo)實(shí)現(xiàn)了一種柔性全透明的摩擦發(fā)電機(jī)，如圖3所示[6]。相比于上述工作，其結(jié)構(gòu)更簡單，無需單獨(dú)提供對(duì)地電極，適用范圍更廣泛，輸出電流和轉(zhuǎn)移電荷的輸出分別提高210%和81%。這種透明的TENG可貼于手機(jī)、平板電腦等設(shè)備表面，在設(shè)備后面貼一層電極用于與手掌、手腕等部位接觸，形成人體接觸電極，從而構(gòu)成一個(gè)完整回路，在日常使用中，由于手指與電極材料得失電子能力不同，手指不斷與透明發(fā)電機(jī)接觸，即可引起電子在回路中流動(dòng)，形成電流為一些低功率設(shè)備供電。由于以人體為電導(dǎo)有諸多優(yōu)點(diǎn)，基于此有希望做出更多面向應(yīng)用的新型發(fā)電機(jī)，如進(jìn)一步提升發(fā)電機(jī)的輸出，將可能作為移動(dòng)設(shè)備、可穿戴設(shè)備的備用電源使用。

1.3 復(fù)合式EH技術(shù)

相對(duì)于單一的EH技術(shù)，復(fù)合式EH技術(shù)將多種EH技術(shù)集成，從而進(jìn)一步提高EH的效率。2017年研究人員提出了一種摩擦與壓電復(fù)合的納米發(fā)電機(jī)，如圖4所示[7]。該器件采用靜電紡絲工藝加工的柔性納米纖維作為功能材料和電極骨架，通過添加導(dǎo)電納米材料制作柔性電極，引入納米結(jié)構(gòu)增加表面摩擦層接觸面積。針對(duì)摩擦發(fā)電機(jī)需相對(duì)位移和壓電發(fā)電機(jī)需產(chǎn)生形變的工作特點(diǎn)，將二者垂直結(jié)合，構(gòu)成多層薄膜狀結(jié)構(gòu)，從而使器件可保形覆蓋在人體皮膚等柔性表面，并在外力情況下隨柔性物體一起產(chǎn)生形變，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。其中，TENG部分將物體與器件接觸分離過程中的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸出，壓電發(fā)電機(jī)部分則對(duì)器件形變過程中的機(jī)械能進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，由此提升器件在一次按壓釋放過程中的EH效率。除了針對(duì)柔性表面進(jìn)行EH外，由于壓電靜電紡絲薄膜具有比較高的壓力靈敏度，器件還以可貼附于人體腹部或者手腕處，用于呼吸、脈搏振動(dòng)等一系列生理信號(hào)的監(jiān)測(cè)，在自供能健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中有著非常廣闊的應(yīng)用前景。

2 主動(dòng)式傳感技術(shù)

利用摩擦發(fā)電的原理發(fā)展起來的新型主動(dòng)式傳感技術(shù)，無需外接電源即可對(duì)外部信號(hào)，包括力學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)等，產(chǎn)生響應(yīng)，是一項(xiàng)潛力巨大的技術(shù)，特別在備受關(guān)注的人造電子皮膚領(lǐng)域取得了一定的成功。電子皮膚同時(shí)兼?zhèn)淞W(xué)上的柔性和電學(xué)上的傳感功能，但是應(yīng)用環(huán)境如醫(yī)療健康、人工智能、便攜式電子等領(lǐng)域又要求它體積小兼具柔性和舒適性，因此不可能佩帶硬質(zhì)電池等電源，所以利用摩擦發(fā)電原理正好適合這一應(yīng)用場(chǎng)景。

2.1 模擬定位傳感技術(shù)

科研人員將摩擦起電原理與橫向的靜電感應(yīng)效應(yīng)相結(jié)合，研制出一種新型自驅(qū)動(dòng)的柔性透明多功能電子皮膚，如圖5 a）所示[8]。有別于傳統(tǒng)電子皮膚基于傳感器陣列實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力、位置等物理量的數(shù)字式感知，該模擬電子皮膚利用目標(biāo)物體與電子皮膚表面接觸產(chǎn)生的摩擦電荷，根據(jù)距離對(duì)摩擦電荷與測(cè)量電極靜電感應(yīng)效應(yīng)強(qiáng)度的影響，通過計(jì)算2個(gè)相對(duì)電極之間的電勢(shì)比例（Rac和Rbd）來實(shí)現(xiàn)各個(gè)方向上的定位。如圖5 b）所示，各個(gè)電極上的電壓值可以直接測(cè)試得到。這里以a、c2個(gè)相對(duì)電極為例，通過計(jì)算兩電極上電壓的比例，可以得知接觸位置，如圖5 c）所示。由于利用摩擦表面自主產(chǎn)生的摩擦電荷，也實(shí)現(xiàn)了完全的自驅(qū)動(dòng)傳感。又由于模擬定位方法的運(yùn)用，只需4個(gè)電極即可實(shí)現(xiàn)二維高精度定位，極大地減少電極數(shù)量，從而降低了后端處理電路的復(fù)雜性。

該電子皮膚通過使用表面具有微結(jié)構(gòu)且修飾氟碳聚合物的聚二甲基硅氧烷（PDMS）作為摩擦面，不僅提高了摩擦電荷密度，也增強(qiáng)了信號(hào)的強(qiáng)度與高穩(wěn)定性。該電子皮膚在平面和曲面一系列的重復(fù)測(cè)試中均達(dá)到1.9 mm的空間分辨率，表現(xiàn)出很高的感應(yīng)靈敏度，例如：可以感知蜜蜂四肢（～0.16 g）落在電子皮膚上的擾動(dòng)。此外，利用被測(cè)物體靠近電子皮膚時(shí)各個(gè)電極上信號(hào)強(qiáng)度的絕對(duì)值，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸速度的測(cè)量。由于使用了全透明柔性材料、銀納米線電極，該電子皮膚也表現(xiàn)出優(yōu)異的柔性和透明性。

2.2 力學(xué)傳感技術(shù)

研究人員以人類指紋結(jié)構(gòu)為突破口，受人體皮膚傳感機(jī)制和結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，通過研究皮膚傳感生理機(jī)制和手指生理結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造性地將摩擦式動(dòng)態(tài)傳感與壓阻式靜態(tài)傳感加以結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種基于指紋結(jié)構(gòu)的新型多功能電子皮膚，如圖6所示[9]。器件模仿指紋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雙螺旋電極的TENG，通過摩擦電壓輸出頻率檢測(cè)滑動(dòng)物體的粗糙度，首次提出了數(shù)字式的摩擦檢測(cè)方案。仿真皮結(jié)構(gòu)制備多孔碳納米管（CNT）/ PDMS，通過接觸電阻變化檢測(cè)壓力大小，合理調(diào)控納米導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)及多孔率，可大幅提升壓阻傳感靈敏度。同時(shí)集成動(dòng)態(tài)滑動(dòng)檢測(cè)和靜態(tài)壓力檢測(cè)的功能，體現(xiàn)了該多功能電子皮膚在執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的強(qiáng)大能力，顯示了其在機(jī)器人傳感領(lǐng)域的巨大潛力。

2.3 非接觸傳感技術(shù)

現(xiàn)有電子皮膚大多依靠集成壓力傳感元件的方式實(shí)現(xiàn)接觸式位置傳感，其分辨率受制于傳感單元個(gè)數(shù)，且無法完全發(fā)揮電子皮膚的潛能與優(yōu)勢(shì)。針對(duì)這一問題，科研人員研制出一種新型的自驅(qū)動(dòng)非接觸式透明柔性電子皮膚，如圖7所示[10]。它結(jié)合摩擦起電原理與空間靜電感應(yīng)效應(yīng)，利用4個(gè)電極即可達(dá)到1.5 mm的二維空間分辨率。與此同時(shí)，該電子皮膚還能夠檢測(cè)垂直距離不超過5 cm的帶電體在平行平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，因此實(shí)現(xiàn)了非接觸式位置傳感。

不同于傳統(tǒng)電子皮膚基于傳感單元陣列實(shí)現(xiàn)對(duì)于壓力、位置等物理量的數(shù)字式感知，該模擬電子皮膚利用預(yù)起電過程中積累于帶電體表面的電荷，根據(jù)空間位移造成的靜電勢(shì)變化在電極上所產(chǎn)生的感應(yīng)電流，通過計(jì)算多個(gè)電極電壓的相對(duì)大小實(shí)現(xiàn)極坐標(biāo)平面上的定位。由于利用摩擦表面自主產(chǎn)生的摩擦電荷，電子皮膚實(shí)現(xiàn)了完全的自驅(qū)動(dòng)傳感；又由于模擬定位方法的運(yùn)用，只需4個(gè)電極即可實(shí)現(xiàn)二維高精度定位，相較于傳統(tǒng)數(shù)字式電子皮膚，極大降低了電極數(shù)量；空間靜電感應(yīng)原理使得目標(biāo)物體的位移可脫離并平行于電子皮膚所在平面，可作為實(shí)時(shí)游戲平臺(tái)的人機(jī)交互界面使用，將用戶的手指運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)發(fā)送給計(jì)算機(jī)。該電子皮膚通過使用表面具有微結(jié)構(gòu)的PDMS作為摩擦面，不僅增強(qiáng)了摩擦電荷密度，也提高了信號(hào)的強(qiáng)度。此外，使用磁控濺射在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）襯底表面的氧化銦錫（ITO）為電極，因此具有很好的柔性與透明性。

3 能量存儲(chǔ)技術(shù)

3.1 超級(jí)電容器

近年來，隨著可穿戴電子設(shè)備的迅猛發(fā)展，多功能集成化的智能器件的需求日益增長，電子設(shè)備不僅需要具有小型化、低功耗的特點(diǎn)，同時(shí)需要滿足可穿戴的各項(xiàng)特質(zhì)，并具有良好穩(wěn)定的性能。因此，具有同步EH與存儲(chǔ)過程的自充電能量系統(tǒng)是一種潛在的解決方案。然而，現(xiàn)階段高效穩(wěn)定的能量系統(tǒng)的發(fā)展，仍然存在一定的制約。一方面，考慮到普通的能量存儲(chǔ)設(shè)備充電不方便等劣勢(shì)，研究學(xué)者提出將超級(jí)電容器與太陽能電池相結(jié)合的方式，為電子設(shè)備持續(xù)供能；但是，太陽能電池容易受到環(huán)境與工作條件的制約，無法實(shí)時(shí)采集能量，限制了太陽能電池在可穿戴設(shè)備中的應(yīng)用。另一方面，隨著各類EH器的快速發(fā)展，克服外部環(huán)境限制而隨時(shí)采集環(huán)境中各類能量的TENG，在可穿戴電子中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)；但是，普通的接觸分離模式的摩擦發(fā)電機(jī)則需要較大的空間，無法滿足集成式智能衣物的需求。因此，如何將EH與能量存儲(chǔ)設(shè)備高效地集成起來，并應(yīng)用于可穿戴電子系統(tǒng)，是一個(gè)亟待解決的巨大挑戰(zhàn)。

研究人員以導(dǎo)電織物作為通用電極，將單表面TENG與柔性超級(jí)電容器集成起來，通過制備通用織物電極，得到一種高集成度的自充電能量服，在人體運(yùn)動(dòng)的過程中對(duì)機(jī)械能進(jìn)行同步采集與存儲(chǔ)，如圖8所示[11]。一方面，為了更有效地采集人體運(yùn)動(dòng)能量，單表面TENG可以直接貼附于衣物表面，并且表現(xiàn)出了極好的輸出性能。同時(shí)，利用織物結(jié)構(gòu)表面積大與碳納米管導(dǎo)電性良好的優(yōu)勢(shì)，可穿戴的超級(jí)電容器同樣具有較高的比電容值與穩(wěn)定的循環(huán)特性。最終，在人體運(yùn)動(dòng)的過程中，這種高集成度的自充電能量服可以持續(xù)穩(wěn)定地存儲(chǔ)能量，具有較高的集成度與可穿戴兼容性，在自供能可穿戴電子與智能衣物等方面具有潛在的應(yīng)用前景。

3.2 能量管理電路

TENG由于自身內(nèi)阻較大，因此對(duì)現(xiàn)有電路直接供電難以達(dá)到阻抗匹配，效率較低，是限制其實(shí)用化的一大因素。研究人員針對(duì)這一問題，利用諧振（LC）振蕩原理，開發(fā)了一種適用于TENG的高效通用電源管理方案與系統(tǒng)，如圖9所示[12]。該工作從理論分析摩擦發(fā)電機(jī)的內(nèi)部阻抗模型出發(fā)，首先采用串聯(lián)開關(guān)的方式，在短路情況下實(shí)現(xiàn)開路電壓與短路電流同步輸出，從而獲得TENG單周期的最大輸出能量。在此基礎(chǔ)上采用LC振蕩原理，于1/4周期內(nèi)完成能量從TENG內(nèi)部電容到電感的轉(zhuǎn)移，達(dá)到高能量轉(zhuǎn)移效率?；谝陨显恚摴ぷ鞒晒Υ罱讼鄳?yīng)的能量管理模塊，使用該模塊對(duì)4.7 mF電容充電的能量存儲(chǔ)效率相比于標(biāo)準(zhǔn)模塊提升最多達(dá)2 600倍，交直流功率轉(zhuǎn)換效率高達(dá)72%，并且適用于不同模式的TENG。利用該能量管理模塊，在手指按壓、滑動(dòng)過程中，即可成功驅(qū)動(dòng)商用電子模塊的實(shí)時(shí)工作，包括持續(xù)照明的發(fā)光二極管（LED）燈、電子計(jì)算器、計(jì)步器以及電子手表等。該工作不僅從原理上提出了適用于TENG電源管理的新思路與方案，同時(shí)搭建了一種通用的、高效的能量管理模塊，清除了TENG未來實(shí)用化的一大障礙，成為本領(lǐng)域的一大突破。

4 結(jié)束語

摩擦發(fā)電作為一種新型的、高效的EH技術(shù)正在迅速蓬勃發(fā)展，本文從其工作原理入手，分析了其性能提升的關(guān)鍵因素，并給出若干實(shí)際應(yīng)用案例，展現(xiàn)了TENG在日常EH中的強(qiáng)大潛力。此外，還介紹了基于TENG原理發(fā)展起來的主動(dòng)式傳感技術(shù)，無需外接電源即可對(duì)外部特定信號(hào)產(chǎn)生響應(yīng)，大大降低了器件功耗。最后，針對(duì)TENG后端能量存儲(chǔ)的問題進(jìn)行了介紹，并重點(diǎn)研究了與超級(jí)電容器相集成的自充電能量單元及相應(yīng)能量管理電路的設(shè)計(jì)。這3種技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，它們的集成和組合將為多種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景提供可行的解決方案。

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