Jung Hunui 教授团队开发切割结构发电薄膜 输出提升13倍、粘附力提升35倍

可用于防盗与工业安全技术等领域 已发表于期刊 Advanced Functional Materials

肉眼可见的只是一张薄薄的膜。但只要小偷一开门,警报声立刻响起,画框还没掉到地上,智能手机就已经收到提醒。


在工厂里,一旦传送带开始反向转动,机器立即停止。这一切都得益于一种只需“贴上再撕下”的动作就能发电的黏着薄膜。


韩国国内研究团队成功开发出这种发电薄膜。


蔚山科学技术院(UNIST)机械工程系的 Jung Hunui 教授团队新开发出一种能够同时调节黏附力和电力输出的摩擦起电发电薄膜。

研究团队成员(自左起)为 Jung Hoonui 教授、Lee Heejin、Kang Donggwan 研究员(第一作者)、Kang Junghwa 研究员。UNIST 提供

研究团队成员(自左起)为 Jung Hoonui 教授、Lee Heejin、Kang Donggwan 研究员(第一作者)、Kang Junghwa 研究员。UNIST 提供

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摩擦起电发电,是指两种材料接触后再分离时,电荷发生转移从而产生电能的原理。研究团队将这一原理应用于黏着薄膜,使其在无需额外电源装置的情况下,仅通过“贴上与撕下”的动作就能产生电信号。


这款薄膜上刻有“ㄷ”字形切口图案,与传统薄膜相比,黏附力提升了35倍以上,电力输出则增强约13倍。得益于此,仅凭手按压后抬起,或物体轻微脱离等短暂而简单的动作,就能在薄膜中产生强烈的电信号。


第一作者研究员 Lee Heejin 表示:“切口图案起到了控制裂纹扩展方向并瞬时提高黏附力的作用。尤其是当裂纹在连接部位暂时停止后,再向反方向扩展、迅速分离时,我们利用了此刻电力输出大幅增加的现象。”


此外,通过改变切口图案的方向和排列方式,还可以根据贴合方向或位置的不同,使输出和黏附力发生变化,这也是该薄膜的一大优势。


研究团队还同时验证了其实用化的可能性。他们将薄膜贴在门缝处,让门被打开的瞬间产生电信号,并利用这一信号驱动报警系统发出警报。同时,还构建了一个系统:在墙上画框掉落之前,先感知到其剥离动作,并向智能手机发送警告。


研究团队还将薄膜贴在传送带上,使其在正常转动时不产生反应,仅在反向转动时才产生电信号,从而实现对机械异常运转的自动停机。

摩擦电粘附薄膜的结构、电信号幅度及粘附强度。

摩擦电粘附薄膜的结构、电信号幅度及粘附强度。

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Jung Hunui 教授表示:“这项技术是将黏着薄膜从单纯的贴附工具,转变为能够自主产生电信号的智能传感器。由于无需电池就能同时完成感知与信号生成,非常适合结构简单的感知系统,并有望应用于可穿戴传感器、防盗装置以及工业安全系统等多个领域。”


本次研究成果发表于国际权威学术期刊《Advanced Functional Materials(先进功能材料)》,上线日期为2025年6月11日。研究由韩国研究财团和科学技术信息通信部资助完成。





本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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