納米發電機市場供需 2023納米發電機行業未來發展空間分析

• 劉明月 2023年8月23日 來源：中國科學報 667 39
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我國“十四五”國家重點研發計劃“納米前沿”重點專項中提出，開發用于收集水波能量的高性能納米發電機的新材料和新結構，研制高輸出功率和高效率的水波能摩擦納米發電機網絡，構建海上可移動自供電系統。

根據發電機行業發展前景數據，我國發電機生產企業有340余家，其中年生產能力在1000臺以下的企業占45%左右，1000-3000臺的企業占25%左右，3000-5000臺企業約占21%，10000臺以上的企業僅有幾家，約占9%。

根據對摩擦與壓電納米發電機分析可以看出，納米發電機可廣泛應用在移動電子終端、可穿戴智能設備、植入性醫療器械(心臟起搏器等)、新能源(包括風能、水能、潮汐能等)、高精度傳感器等領域。

從發電機行業市場范圍看，隨著近些年國家環保政策不斷出臺，行業面臨著洗牌，大量的小企業因為環保要求不合格而退出，預計未來將會產能將會集中在幾家大型企業手中，發電機行業集中度不斷提升。

中研研究院出版的《2023-2028年國內發電機行業發展趨勢及發展策略研究報告》顯示

納米發電機市場供需 2023納米發電機行業未來發展空間分析

納米發電機是世界上最小的發電機，可在納米尺度下將機械能轉化成電能。納米發電機主要包括壓電納米發電機、摩擦納米發電機、熱釋電納米發電機三類，前兩者將機械能轉化為電能，后者將熱能轉化為電能。壓電納米發電機是利用彎曲、壓縮具有壓電性能與半導體性能特殊納米材料產生電流的原理制造而成。壓電納米發電機更適用于有周期性運動的場景中，例如心跳、呼吸、風浪、海浪、潮汐等領域。

我國“十四五”國家重點研發計劃“納米前沿”重點專項中提出，開發用于收集水波能量的高性能納米發電機的新材料和新結構，研制高輸出功率和高效率的水波能摩擦納米發電機網絡，構建海上可移動自供電系統。

在新能源領域，納米發電機也具有重要研究意義。風力、水力、波浪、潮汐、溫差等是自然界中蘊藏豐富且清潔可再生的能源，利用納米發電機可將這些能源轉換為電能，可為人類提供源源不斷的電力資源，在“碳中和”背景下擁有巨大發展潛力。

在電子領域，納米發電機可隨時隨地利用人類行走或智能設備運動所產生的動能，將其轉化為電能，為電子設備進行充電;在植入性醫療器械領域，納米發電機可利用心跳進行發電，實現心臟起搏器無需更換電池或者充電即可長時間待機。

新技術將摩擦納米發電機功率提升數十倍

當前，我國正努力實現經濟社會高質量發展和碳達峰碳中和目標。在此背景下，摩擦納米發電機作為一種可直接將環境中機械能轉化為電能的清潔發電方式而備受關注。其中，基于摩擦起電和空氣擊穿的直流摩擦納米發電機(DC-TENG)由于具有恒流輸出特性和較高的輸出功率密度，而成為全球學者關注的焦點。

近日，中國科學院北京納米能源與系統研究所研究員王杰團隊發現，DC-TENG存在多個放電區域(多域放電)，刷新了人們對這一領域的認識和理解。基于這一發現，團隊提出綜合“木桶模型”，并利用該模型將單一器件的輸出功率提升數十倍。6月3日，相關研究在線發表于《自然-通訊》。

基于多域放電的新發現、新思想、新理論，研究團隊建立了綜合“木桶模型”。即，隨著摩擦電荷的增加，當介質層表面電場強度達到空氣擊穿的閾值時，多個區域內的微型閃電會被激發。且電荷參與不同區域內的放電，對外電路中輸出能量的影響也有差異。例如，參與第一域放電的電荷可以在外電路中做功，而參與第二域和第三域放電的電荷則無法被有效利用。

研究人員通過抑制第二域和第三域的放電，增強第一域放電，進而使得發電機的輸出性能得到了大幅的提升。此外，為了使DC-TENG更具實用價值，研究團隊在外電路負載為10M～3G的超大阻抗范圍內做了相關的分析和研究。實驗結果表明，這一方法在大阻抗范圍內，可以使輸出功率得到幾十倍的增強。

該論文評審專家認為，多域放電特性的發現，不僅刷新了對直流摩擦納米發電機的認知，同時也對摩擦學、摩擦電學、以及其他靜電現象有著重要影響。

我國納米發電機研究成果

中科院上海微系統所與與香港城市大學、浙江大學、華東師范大學科學家合作，以具有優良生物兼容性的蠶絲蛋白和高度透明的柔性ITO/PET材料作為摩擦材料，實現了TENG的批量化制造。

北京科技大學與中科院北京納米能源與系統研究所團隊合作，合成CsPbBr3納米晶均勻填充于PVDF纖維中的復合纖維，利用其構建了平面型壓電納米發電機。

納米發電機行業報告對該行業的供需狀況、發展現狀、行業發展變化等進行了分析，重點分析了納米發電機行業的發展現狀、如何面對行業的發展挑戰、納米發電機行業的發展建議、行業競爭力，以及行業的投資分析和趨勢預測等等。報告還綜合了行業的整體發展動態，對納米發電機行業在產品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

更多納米發電機行業前景分析，請點擊中研研究院出版的《2023-2028年國內發電機行業發展趨勢及發展策略研究報告》。

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