纳米发电机市场供需 2023纳米发电机行业未来发展空间分析

• 刘明月 2023年8月23日 来源：中国科学报 667 39
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我国“十四五”国家重点研发计划“纳米前沿”重点专项中提出，开发用于收集水波能量的高性能纳米发电机的新材料和新结构，研制高输出功率和高效率的水波能摩擦纳米发电机网络，构建海上可移动自供电系统。

根据发电机行业发展前景数据，我国发电机生产企业有340余家，其中年生产能力在1000台以下的企业占45%左右，1000-3000台的企业占25%左右，3000-5000台企业约占21%，10000台以上的企业仅有几家，约占9%。

根据对摩擦与压电纳米发电机分析可以看出，纳米发电机可广泛应用在移动电子终端、可穿戴智能设备、植入性医疗器械(心脏起搏器等)、新能源(包括风能、水能、潮汐能等)、高精度传感器等领域。

从发电机行业市场范围看，随着近些年国家环保政策不断出台，行业面临着洗牌，大量的小企业因为环保要求不合格而退出，预计未来将会产能将会集中在几家大型企业手中，发电机行业集中度不断提升。

中研研究院出版的《2023-2028年国内发电机行业发展趋势及发展策略研究报告》显示

纳米发电机市场供需 2023纳米发电机行业未来发展空间分析

纳米发电机是世界上最小的发电机，可在纳米尺度下将机械能转化成电能。纳米发电机主要包括压电纳米发电机、摩擦纳米发电机、热释电纳米发电机三类，前两者将机械能转化为电能，后者将热能转化为电能。压电纳米发电机是利用弯曲、压缩具有压电性能与半导体性能特殊纳米材料产生电流的原理制造而成。压电纳米发电机更适用于有周期性运动的场景中，例如心跳、呼吸、风浪、海浪、潮汐等领域。

我国“十四五”国家重点研发计划“纳米前沿”重点专项中提出，开发用于收集水波能量的高性能纳米发电机的新材料和新结构，研制高输出功率和高效率的水波能摩擦纳米发电机网络，构建海上可移动自供电系统。

在新能源领域，纳米发电机也具有重要研究意义。风力、水力、波浪、潮汐、温差等是自然界中蕴藏丰富且清洁可再生的能源，利用纳米发电机可将这些能源转换为电能，可为人类提供源源不断的电力资源，在“碳中和”背景下拥有巨大发展潜力。

在电子领域，纳米发电机可随时随地利用人类行走或智能设备运动所产生的动能，将其转化为电能，为电子设备进行充电;在植入性医疗器械领域，纳米发电机可利用心跳进行发电，实现心脏起搏器无需更换电池或者充电即可长时间待机。

新技术将摩擦纳米发电机功率提升数十倍

当前，我国正努力实现经济社会高质量发展和碳达峰碳中和目标。在此背景下，摩擦纳米发电机作为一种可直接将环境中机械能转化为电能的清洁发电方式而备受关注。其中，基于摩擦起电和空气击穿的直流摩擦纳米发电机(DC-TENG)由于具有恒流输出特性和较高的输出功率密度，而成为全球学者关注的焦点。

近日，中国科学院北京纳米能源与系统研究所研究员王杰团队发现，DC-TENG存在多个放电区域(多域放电)，刷新了人们对这一领域的认识和理解。基于这一发现，团队提出综合“木桶模型”，并利用该模型将单一器件的输出功率提升数十倍。6月3日，相关研究在线发表于《自然-通讯》。

基于多域放电的新发现、新思想、新理论，研究团队建立了综合“木桶模型”。即，随着摩擦电荷的增加，当介质层表面电场强度达到空气击穿的阈值时，多个区域内的微型闪电会被激发。且电荷参与不同区域内的放电，对外电路中输出能量的影响也有差异。例如，参与第一域放电的电荷可以在外电路中做功，而参与第二域和第三域放电的电荷则无法被有效利用。

研究人员通过抑制第二域和第三域的放电，增强第一域放电，进而使得发电机的输出性能得到了大幅的提升。此外，为了使DC-TENG更具实用价值，研究团队在外电路负载为10M～3G的超大阻抗范围内做了相关的分析和研究。实验结果表明，这一方法在大阻抗范围内，可以使输出功率得到几十倍的增强。

该论文评审专家认为，多域放电特性的发现，不仅刷新了对直流摩擦纳米发电机的认知，同时也对摩擦学、摩擦电学、以及其他静电现象有着重要影响。

我国纳米发电机研究成果

中科院上海微系统所与与香港城市大学、浙江大学、华东师范大学科学家合作，以具有优良生物兼容性的蚕丝蛋白和高度透明的柔性ITO/PET材料作为摩擦材料，实现了TENG的批量化制造。

北京科技大学与中科院北京纳米能源与系统研究所团队合作，合成CsPbBr3纳米晶均匀填充于PVDF纤维中的复合纤维，利用其构建了平面型压电纳米发电机。

纳米发电机行业报告对该行业的供需状况、发展现状、行业发展变化等进行了分析，重点分析了纳米发电机行业的发展现状、如何面对行业的发展挑战、纳米发电机行业的发展建议、行业竞争力，以及行业的投资分析和趋势预测等等。报告还综合了行业的整体发展动态，对纳米发电机行业在产品方面提供了参考建议和具体解决办法。

更多纳米发电机行业前景分析，请点击中研研究院出版的《2023-2028年国内发电机行业发展趋势及发展策略研究报告》。

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