नैनो जनरेटर

नैनो-जनित्र (नैनो-जनरेटर) एक प्रकार की तकनीक है जो यांत्रिक/तापीय ऊर्जा को विद्युत में छोटे पैमाने पर भौतिक परिवर्तन द्वारा उत्पादित के रूप में परिवर्तित करती है। एक नैनो-जनित्र के तीन विशिष्ट दृष्टिकोण दाब-विद्युत, घर्षण-विद्युत और ताप-विद्युत नैनो-जनित्र होते हैं। दाब-विद्युत और घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र दोनों यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत में परिवर्तित कर सकते हैं। हालांकि, ताप-विद्युत नैनो-जनित्र का उपयोग समय-निर्भर तापमान में अस्थिरता से तापीय ऊर्जा प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है।

नैनो ऊर्जा पत्रिका ने नैनो-जनित्र (एनजी) को "यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत शक्ति/संकेत में प्रभावी रूप से परिवर्तित करने के लिए प्रेरक बल के रूप में विस्थापन धारा" का उपयोग करने वाले क्षेत्र के रूप में वर्णित किया है।

मैक्सवेल के समीकरणों से नैनो-जनित्र का सिद्धांत
मैक्सवेल के समीकरणों के निम्नलिखित मूल रूप हैं:

जहां विस्थापन धारा $$ \partial D/\partial t $$, मैक्सवेल द्वारा पहली बार 1861 में विद्युत आवेशों के लिए निरंतरता समीकरण को संतुष्ट करने के लिए प्रस्तुत किया गया था। विद्युत विस्थापन सदिश D द्वारा $$ D= \varepsilon_0 E+P $$ दिया जाता है, और एक समदैशिक परावैद्युत माध्यम $$ P = (\varepsilon-\varepsilon_0)E $$, इस प्रकार $$ D = \varepsilon E $$ है। विस्थापन धारा घनत्व के रूप में प्रस्तुत किया गया है

हाल ही में, मैक्सवेल के समीकरणों को नैनो-जनित्र के विद्युत उत्पादन की गणना करने के लिए विस्तारित किया गया है। एक अतिरिक्त शब्द Ps 2017 में पहली बार वांग द्वारा D में जोड़ा गया था, जहां Ps यांत्रिक प्रवर्तन के कारण विद्युत-स्थैतिक सतह आवेशों द्वारा निर्मित ध्रुवीकरण है, जो विद्युत क्षेत्र प्रेरित मध्यम ध्रुवीकरण ' P ' से भिन्न है। अतः 'D ' को $$ D= \varepsilon_0 E+ P +P_s $$ के रूप में पुनः लिखा जा सकता है, इसलिए विस्थापन धारा घनत्व द्वारा प्राप्त किया जाता है

तब मैक्सवेल के समीकरणों का विस्तार किया जा सकता है

ये समीकरण नैनो-जनित्र की निर्गमित विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए आधारशिला हैं, जिससे निर्गमित धारा और विद्युत दाब, और नैनो-जनित्र के संबंधित विद्युत चुम्बकीय विकिरण सभी व्युत्पन्न हुए हैं।

ध्रुवीकरण Ps के लिए सामान्य सिद्धांत
विद्युत-स्थैतिक सतह आवेशों द्वारा निर्मित ध्रुवीकरण Ps निम्नलिखित समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता,है जब संचार सतह पर आवेश-घनत्व फलन σs(r,t) को f(r, t) = 0 को आकृति फलन द्वारा परिभाषित किया जाता है।

जहां संचार आकार को सीमित करने के लिए डेल्टा फलन δ(f('r',t)) प्रस्तुत किया जाता है। सतही आवेशों से अदिश विद्युत विभव $$ \phi_s(r,t) $$ को हल करने के माध्यम से

Ps द्वारा प्राप्त किया जा सकता है

यह समीकरण (3.1) और (3.4) में सतह ध्रुवीकरण घनत्व Ps की सामान्य अभिव्यक्ति है।

नैनो-जनित्र के लिए धारा अभिगमन-समीकरण
विस्थापन धारा ' JD ' के सतही समाकल द्वारा प्राप्त की जाती है

जहां Q इलेक्ट्रोड पर कुल मुक्त प्रभार राशि है। नैनो-जनित्र में, विस्थापन धारा आंतरिक परिपथ पर निर्भर होती है, जबकि संधारित्र संचरण धारा बाहरी परिपथ पर निर्भर होता है।

नैनो-जनित्र के किसी भी विन्यास का धारा अभिगमन व्यवहार निम्नलिखित सामान्य समीकरण द्वारा प्राप्त किया जा सकता है

जहाँ $$ \phi_{AB} $$, A इलेक्ट्रोड से B इलेक्ट्रोड (चित्र 1) में विभव पात है, और समाकल dL बिंदु A से बिंदु B तक के पथ पर है।

एक दाबविद्युत नैनो-जनित्र (चित्र 2a) के लिए धारा अभिगमन-समीकरण है

जहां A इलेक्ट्रोड क्षेत्र है, z दाब-विद्युत परत की संघनता है, और σp ध्रुवीकरण आवेश-घनत्व है।

संपर्क-पृथक्करण मोड (छवि 2b) में घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र के लिए धारा अभिगमन-समीकरण है

जहां H(t) दो परावैद्युत के बीच संपर्क दर पर निर्भर एक फलन है। अभिगमन-समीकरण के आधार पर, विस्थापन धारा, विद्युत विभव, निर्गमित धारा और निर्गम शक्ति की गणना चार मूल घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र मोड के लिए की जा सकती है।

मैक्सवेल के विस्थापन धारा से तकनीकी अनुमान
मैक्सवेल द्वारा प्रस्तावित विस्थापन धारा का पहला पद $$ \varepsilon\frac{\partial E}{\partial t} $$ विद्युत चुम्बकीय तरंग सिद्धांत को उत्पन्न करती है, और विद्युत चुम्बकीय प्रेरण एंटीना, रेडियो, टेलीग्राम, टेलिविजन, रडार, सूक्ष्मतरंग, तार रहित संचार और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के उद्भव का कारण बनता है। विद्युत चुम्बकीय एकीकरण प्रकाश के सिद्धांत का निर्माण करता है, लेजर के आविष्कार और फोटोनिक के विकास के लिए सैद्धांतिक नींव रखता है। पहले घटक ने पिछली शताब्दी में संचार और लेजर प्रौद्योगिकी में विश्व विकास को प्रेरित किया है। दूसरा पद $$ \frac{\partial P_s}{\partial t} $$ पहले वैंग द्वारा प्रस्तावित ने नैनो-जनित्र के लिए नींव रखी। विस्थापन धारा में $$ \partial P_s/\partial t $$ का एक पद जोड़ना और इस प्रकार मैक्सवेल के समीकरणों में उनके अनुप्रयोगों को ऊर्जा ! तक विस्तारित करता है विद्युतचुंबकीय तरंग सिद्धांत और प्रौद्योगिकी के बाद ऊर्जा और संवेदित्र के लिए नैनो-जनित्र मैक्सवेल के समीकरणों का एक और महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है।

दाब-विद्युत नैनो-जनित्र
दाब-विद्युत नैनो-जनित्र एक ऊर्जा संचयन उपकरण है जो नैनो-संरचित दाब-विद्युत पदार्थ द्वारा क्रिया के माध्यम से बाहरी गतिज ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने में सक्षम है। यद्यपि इसकी परिभाषा में विभिन्न प्रकार की परिवेशी ऊर्जा (जैसे सौर ऊर्जा और तापीय ऊर्जा) को परिवर्तित करने के लिए नैनो-संरचनाओं का उपयोग करने वाले किसी भी प्रकार के ऊर्जा संचयन उपकरण सम्मिलित हो सकते हैं, यह सामान्य रूप से नैनो-प्रवर्धित दाब-विद्युत पदार्थ जैसे पतली-परत विस्तृत ध्वनिक अनुनादकों का उपयोग करने वाली गतिज ऊर्जा संचयन उपकरणों को सूचित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

हालांकि अभी भी विकास के प्रारम्भिक चरण में, प्रौद्योगिकी को पारंपरिक ऊर्जा संचयन के आगे लघुकरण की दिशा में एक संभावित सफलता के रूप में माना गया है, संभवतः अन्य प्रकार के ऊर्जा संचयकों के साथ सामान्य एकीकरण और स्रोतों के लिए कम प्रयोजन वाले गतिशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के स्वतंत्र संचालन के लिए उर्जा मे प्रमुख है।

तंत्र
नैनो-जनित्र के कार्य सिद्धांत को 2 अलग-अलग स्थितियों के लिए समझाया जाएगा: जो प्रबलता से लंबवत और नैनो-तार की धुरी के समानांतर है।

पहले स्थिति के लिए कार्य सिद्धांत को लंबवत रूप से विकसित नैनो-तार द्वारा समझाया गया है जो पार्श्व गतिमान अग्रभाग के अधीन है। जब एक दाब-विद्युत संरचना गतिमान अग्रभाग द्वारा बाहरी बल के अधीन होती है, तो पूरे संरचना में विरूपण होता है। दाब-विद्युत प्रभाव नैनो-संरचना के अंदर विद्युत क्षेत्र का निर्माण करेगा; धनात्मक विकृति के साथ विस्तारित भाग धनात्मक विद्युत विभव प्रदर्शित करेगा, जबकि ऋणात्मक विकृति वाला संकुचित भाग ऋणात्मक विद्युत विभव दिखाएगा। यह इसकी क्रिस्टलीय संरचना में आयनों के संबंध में धनायन के सापेक्ष विस्थापन के कारण है। परिणामस्वरूप, नैनो-तार की अग्रभाग की सतह पर एक विद्युत संभावित वितरण होगा, जबकि नैनो-तार के निचले भाग को स्थिर होने के बाद से निष्प्रभावित हो गया है। नैनो-तार में उत्पन्न अधिकतम विद्युत दाब की गणना निम्न समीकरण द्वारा की जा सकती है:

$$ V_{\text{max}} = \pm \frac{3}{4(\kappa_0+\kappa)}[e_{\text{33}} - 2(1 + \nu) e_{\text{15}} - 2\nu e_{\text{31}}] \frac{a^3}{l^3} \nu_{\text{max}}, $$ जहां κ0 निर्वात में पारगम्यता है, κ परावैद्युत स्थिरांक e33, e15 और e31 दाब विद्युत गुणांक, ν प्वासों अनुपात है, और a नैनो-तार की त्रिज्या, l नैनो-तार की लंबाई है और νmax नैनो-तार के अग्रभाग का अधिकतम विक्षेपण है।

अग्रभाग की सतह में आवेशों को बाहर निकालने के लिए विद्युत संपर्क महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। काउंटर इलेक्ट्रोड और नैनो-तार की अग्रभाग के बीच स्कॉटकी संपर्क का निर्माण किया जाना चाहिए क्योंकि ओमी प्रतिरोध संपर्क अग्रभाग पर उत्पन्न विद्युत क्षेत्र को निष्प्रभावित कर देगा। प्रभावी शॉटकी संपर्क बनाने के लिए, इलेक्ट्रॉन संबंध(Ea) काउंटर इलेक्ट्रोड बनाने वाली धातु के कार्य-फलन (φ) से छोटा होना चाहिए। ZnO (ज़िंक ऑक्साइड) नैनो-तार की स्थिति में 4.5 eV के इलेक्ट्रॉन संबंध के साथ, Pt (φ=6.1eV) स्कॉटकी संपर्क के निर्माण के लिए एक उपयुक्त धातु है। स्कॉटकी संपर्क का निर्माण करके, जब काउंटर इलेक्ट्रोड ऋणात्मक विभव के क्षेत्रों के संपर्क में होता है, तो अग्रभाग की सतह से इलेक्ट्रॉन काउंटर इलेक्ट्रोड के पास जाएंगे, जबकि क्षेत्रों के संपर्क में आने पर कोई धारा उत्पन्न नहीं होगा। धनात्मक विभव, n-प्रकार के अर्धचालक नैनोसंरचना की स्थिति में (p-प्रकार के अर्धचालक संरचना प्रतिवर्ती घटना को प्रदर्शित करेगा क्योंकि छिद्र इस स्थिति में गतिशील है) होती है। स्कॉटकी संपर्क का निर्माण भी दिष्ट धारा निर्गमित संकेतक के उत्पादन के परिणामस्वरूप योगदान देता है।

दूसरे स्थिति के लिए, इसके निचले भाग में ओमी प्रतिरोध संपर्क और इसके शीर्ष पर स्कॉटकी संपर्क के बीच लंबवत विकसित नैनो-तार के साथ एक मॉडल माना जाता है। जब नैनो-तार की अग्रभाग की ओर बल लगाया जाता है, तो नैनो-तार में एकअक्षीय संपीडक उत्पन्न होता है। दाब-विद्युत प्रभाव के कारण, नैनो-तार की अग्रभाग में एक ऋणात्मक दाब-विद्युत विभव होगी, जिससे अग्रभाग पर फर्मी का स्तर बढ़ जाएगा। चूंकि इलेक्ट्रॉन तब अग्रभाग से नीचे की ओर बाहरी परिपथ के माध्यम से प्रवाहित होंगे, परिणामस्वरूप अग्रभाग पर धनात्मक विद्युत विभव उत्पन्न होगी। स्कॉटकी संपर्क अंतराफलक के माध्यम से ले जाए जा रहे इलेक्ट्रॉनों को रोक देगा, इसलिए अग्रभाग पर सामर्थ्य बनाए रखेगा। जैसे ही बल हटा दिया जाता है तब दाब-विद्युत प्रभाव कम हो जाता है, और अग्रभाग पर धनात्मक विभव को निष्प्रभावित करने के लिए इलेक्ट्रॉन वापस ऊपर की ओर प्रवाहित होंगे। दूसरी स्थिति प्रत्यावर्ती धारा निर्गमित संकेत उत्पन्न करेगा।

ज्यामितीय विन्यास
दाब-विद्युत नैनो-संरचना के विन्यास के आधार पर, अधिकांश नैनो-जनित्र को 3 प्रकारों लंबवत वीआईएनजी, एलआईएनजी और "एनईजी" में वर्गीकृत किया जा सकता है। फिर भी, एक विन्यास है जो उपरोक्त श्रेणियों में नहीं आता है, जैसा कि अन्य प्रकार में बताया गया है।

लंबवत नैनो-तार एकीकृत नैनो-जनित्र (वीआईएनजी) लंबवत नैनो-तार एकीकृत नैनो-जनित्र एक 3-आयामी विन्यास है जिसमें सामान्य रूप से 3 परतों का समूह होता है, जो आधार इलेक्ट्रोड, लंबवत विकसित दाब-विद्युत नैनो-संरचना और काउंटर इलेक्ट्रोड हैं। दाब-विद्युत नैनो-संरचना को सामान्य रूप से विभिन्न संश्लेषित तकनीकों द्वारा आधार इलेक्ट्रोड द्वारा विकसित किया जाता है, जो इसके अग्रभाग के साथ पूर्ण या आंशिक यांत्रिक संपर्क में काउंटर इलेक्ट्रोड के साथ एकीकृत होते हैं।

जॉर्जिया तकनीकी संस्थान के प्रोफेसर झोंग लिन वांग ने 2006 में लंबवत नैनो-तार एकीकृत नैनो-जनित्र का एक मूल विन्यास प्रस्तुत किया है, जहां उन्होंने एकल अनुलंब ZnO नैनो-तार के विरूपण को प्रेरित करने के लिए परमाणु बल सूक्ष्मदर्शी (एएफएम) की अग्रभाग का उपयोग किया, लंबवत नैनो-तार एकीकृत नैनो-जनित्र का पहला विकास 2007 में किया गया। पहला लंबवत नैनो-तार एकीकृत नैनो-जनित्र गतिशील इलेक्ट्रोड के रूप में एएफएम अग्रभाग की सरणियों के समान आवधिक सतह जाली के साथ काउंटर इलेक्ट्रोड का उपयोग करता है। चूंकि काउंटर इलेक्ट्रोड दाब-विद्युत नैनो-तार की युक्तियों के साथ पूर्ण संपर्क में नहीं है, बाहरी कंपन द्वारा इसकी गति तल मे या तल के बाहर होती है, जो दाब-विद्युत नैनो-संरचना के विरूपण को प्रेरित करती है, जिससे प्रत्येक अलग-अलग नैनो-तार के अंदर विद्युत विभव वितरण की उत्पत्ति होती है। काउंटर इलेक्ट्रोड को नैनो-तार की अग्रभाग के साथ स्कॉटकी संपर्क बनाने वाली धातु के साथ विलोपन किया जाता है, जहां दाब-विद्युत नैनो-तार का केवल संकुचित भाग n-प्रकार नैनो-तार की स्थिति में संचित इलेक्ट्रॉनों को अपनी अग्रभाग और काउंटर इलेक्ट्रोड के बीच अवरोध से गुजरने की स्वीकृति देगा। इस विन्यास की स्विच-चालू करने और -बंद करने की विशेषता बाहरी परिशोधक के लिए बिना किसी आवश्यकता के दिष्ट धारा उत्पादन उत्पन्न करने की सामर्थ्य दिखाती है।

लंबवत नैनो-तार एकीकृत नैनो-जनित्र में आंशिक संपर्क के साथ, काउंटर इलेक्ट्रोड की ज्यामिति एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। समतल काउंटर इलेक्ट्रोड दाब-विद्युत नैनो-संरचना के पर्याप्त विरूपण को प्रेरित नहीं करेगा, विशेष रूप से जब काउंटर इलेक्ट्रोड तल मे मोड द्वारा गतिशील है। परमाणु बल सूक्ष्मदर्शी युक्तियों की सरणी जैसी मूल ज्यामिति के बाद, काउंटर इलेक्ट्रोड के सामान्य विकास के लिए कुछ अन्य दृष्टिकोणों का अनुसरण किया गया है। प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह ने ZnO नैनोरोड से बना काउंटर इलेक्ट्रोड उत्पन्न किया है जो ZnO नैनो-तार सरणी को संश्लेषित करने के लिए उपयोग की जाने वाली समान तकनीक का उपयोग करता है। दक्षिण कोरिया में प्रोफेसर सांग-वू किम के समूह सुंगक्युंकवान विश्वविद्यालय (एसकेकेयू) और डॉ. जे-यंग चोई के सैमसंग उन्नत प्रौद्योगिकी संस्थान (एसएआईटी) के समूह ने एनोडीकृत एल्यूमीनियम और विद्युत आवरण तकनीक के संयोजन से बाउल आकार का पारदर्शी काउंटर इलेक्ट्रोड प्रस्तुत किया। उन्होंने नमनीय कार्यद्रव पर नेटवर्क एकल-परत कार्बन-नैनोनलिका (एसडब्ल्यूएनटी) का उपयोग करके दूसरे प्रकार के काउंटर इलेक्ट्रोड भी विकसित किए हैं, जो न केवल ऊर्जा रूपांतरण के लिए प्रभावी है बल्कि पारदर्शी भी है।

दूसरे प्रकार के लंबवत नैनो-तार एकीकृत नैनो-जनित्र का भी सुझाव दिया गया है। जबकि यह उपर्युक्त के साथ समान ज्यामितीय विन्यास साझा करता है, इस तरह के लंबवत नैनो-तार एकीकृत नैनो-जनित्र का नैनो-तारों और काउंटर इलेक्ट्रोड की युक्तियों के बीच पूर्ण यांत्रिक संपर्क होता है। यह विन्यास उन अनुप्रयोगों के लिए प्रभावी है जहां बल अनुलंब दिशा (दाब-विद्युत नैनो-तार के c अक्ष की ओर) में लगाया जाता है, और यह आंशिक संपर्क वाले लंबवत नैनो-तार एकीकृत नैनो-जनित्र के विपरीत प्रत्यावर्ती धारा (एसी) उत्पन्न करता है।

पार्श्व नैनो-तार एकीकृत नैनो-जनित्र (एलआईएनजी) पार्श्व नैनो-तार एकीकृत नैनो-जेनरेटर एक 2-आयामी विन्यास है जिसमें तीन भाग आधार इलेक्ट्रोड, बाद में विकसित दाब-विद्युत नैनो-संरचना और स्कॉटकी संपर्क के लिए धातु इलेक्ट्रोड होते हैं। अधिकतम स्थितियों में, कार्यद्रव परत की स्थूलता दाब-विद्युत नैनो-संरचना के व्यास की तुलना में बहुत अधिक स्थूल होती है, इसलिए अलग-अलग नैनो-संरचना को शुद्ध तन्य विकृति के अधीन किया जाता है।

पार्श्व नैनो-तार एकीकृत नैनो-जेनरेटर एकल तार जनित्र (एसडब्ल्यूजी) का विस्तार है, जहां एक पार्श्व संरेखित नैनो-तार को नमनीय कार्यद्रव पर एकीकृत किया जाता है। एकल तार जनित्र बल्कि एक वैज्ञानिक विन्यास है जिसका उपयोग दाब-विद्युत पदार्थ की विद्युत ऊर्जा उत्पादन की सामर्थ्य को सत्यापित करने के लिए किया जाता है और इसे विकास के प्रारंभिक चरण में व्यापक रूप से स्वीकृत किया जाता है।

पूर्ण यांत्रिक संपर्क वाले लंबवत नैनो-तार एकीकृत नैनो-जनित्र के रूप में, पार्श्व नैनो-तार एकीकृत नैनो-जेनरेटर प्रत्यावर्ती धारा विद्युत संकेत उत्पन्न करता है। निर्गमित विद्युत दाब को एकल कार्यद्रव पर श्रृंखला में जुड़े पार्श्व नैनो-तार एकीकृत नैनो-जेनरेटर की एक सरणी का निर्माण करके बढ़ाया जा सकता है, जिससे निर्गमित विद्युत दाब का रचनात्मक जोड़ होता है। इस तरह के विन्यास से बड़े पैमाने पर विद्युत की अपमार्जक के लिए पार्श्व नैनो-तार एकीकृत नैनो-जेनरेटर का व्यावहारिक अनुप्रयोग हो सकता है, उदाहरण के लिए, वायु या समुद्र तरंग हो सकते है।

नैनो-संयोजन विद्युत जनित्र (एनईजी) एनईजी एक 3-आयामी विन्यास है जिसमें तीन मुख्य भाग होते हैं: धातु प्लेट इलेक्ट्रोड, लंबवत विकसित दाब-विद्युत नैनो-संरचना और बहुलक आधात्री जो दाब-विद्युत नैनो-संरचना के बीच में पूर्ण है।

एनईजी मोमेनी एट अल द्वारा प्रस्तुत किया गया था। यह दिखाया गया था कि एनईजी की मूल नैनो-जनित्र विन्यास की तुलना में उच्च दक्षता है, जो एक एएफएम अग्रभाग द्वारा ZnO नैनो-तार को मोड़ दिया जाएगा। यह भी दिखाया गया है कि यह उच्च स्थिरता वाला ऊर्जा स्रोत प्रदान करता है।

अन्य प्रकार- 2008 में प्रोफेसर झोंग लिन वांग द्वारा संरचना की तरह ज्यामितीय विन्यास का सुझाव दिया गया है। दाब-विद्युत नैनो-तार को इसकी रेडियल दिशा में दो माइक्रोफाइबर (सूक्ष्म-तन्तु) पर लंबवत रूप से विकसित किया जाता है, और उन्हें नैनो-जनित्र बनाने के लिए जोड़ा जाता है। माइक्रोफाइबर में से एक को धातु के साथ लेपित किया जाता है ताकि एक स्कॉटकी संपर्क बनाया जा सके, जो लंबवत नैनो-तार एकीकृत नैनो-जनित्र के काउंटर इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करता है। जैसे ही गतिशील माइक्रोफाइबर को विस्तारित किया जाता है, स्थिर माइक्रोफाइबर पर नैनो-संरचना का विरूपण होता है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत दाब उत्पन्न होता है। इसका कार्य सिद्धांत आंशिक यांत्रिक संपर्क वाले लंबवत नैनो-तार एकीकृत नैनो-जनित्र के समान है, इस प्रकार दिष्ट धारा विद्युत संकेत उत्पन्न करता है।

पदार्थ
नैनो-जनित्र के लिए अध्ययन किए गए विभिन्न दाब-विद्युत पदार्थों में, कई शोधों को जिंक ऑक्साइड, कैडमियम सल्फाइड और गैलियम नाइट्राइड जैसी वर्टज़ाइट संरचना वाली पदार्थों पर केंद्रित किया गया है। इन पदार्थों का अधिकतम लाभ आसान और कीमत प्रभावी निर्माण तकनीक, जलतापीय संश्लेषण से उत्पन्न होता है। चूंकि जलतापीय संश्लेषण अनुलंब और क्रिस्टलीय विकास के अतिरिक्त 100 डिग्री सेल्सियस के नीचे कम तापमान वाले वातावरण में आयोजित किया जा सकता है, इसलिए इन पदार्थों को गलन ताप जैसी भौतिक विशेषताओं के लिए कम प्रयोजन के साथ विभिन्न कार्यद्रव में एकीकृत किया जा सकता है।

अलग-अलग नैनो-तार की दाबविद्युत को बढ़ाने के प्रयासों ने वुर्टजाइट संरचना पर आधारित अन्य दाब-विद्युत पदार्थों के विकास का भी नेतृत्व किया। जॉर्जिया तकनीकी संस्थान के प्रोफेसर झोंग लिन वांग ने p-प्रकार ZnO नैनो-तार प्रस्तुत किया। n-प्रकार की अर्ध-संचालक नैनो-संरचना के विपरीत, p-प्रकार में गतिशील कण एक छिद्र है, इस प्रकार स्कॉटकी व्यवहार n-प्रकार स्थिति से प्रतिवर्त होता है; विद्युत संकेत नैनो-संरचना के उस भाग से उत्पन्न होता है जहां छिद्र एकत्र होते हैं। यह प्रयोगात्मक रूप से प्रमाणित हुआ है कि p-प्रकार जिंक ऑक्साइड नैनो-तार n-प्रकार ZnO नैनो-तार के 10 गुना के समीप निर्गमित संकेत उत्पन्न कर सकता है।

इस विचार से कि पेरोसाइट संरचना वाली पदार्थ को वर्टज़ाइट संरचना, बेरियम टाइटेनेट (BaTiO3) की तुलना में अधिक प्रभावी दाब-विद्युत विशेषता के लिए जाना जाता है। नैनो-तार का अध्ययन इलिनॉय विश्वविद्यालय के प्रोफेसर मिन-फेंग यू द्वारा उरबाना शैम्पेन में भी किया गया है। निर्गमित संकेत एक समान ZnO नैनो-तार से 16 गुना अधिक पाया गया है।

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के प्रोफेसर लिवेई लिन ने सुझाव दिया है कि पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड या पॉलीविनाइलिडीन डिफ्लुओराइड (PVDF) को नैनो-जनित्र बनाने के लिए भी प्रयुक्त किया जा सकता है बहुलक होने के कारण, पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड या पॉलीविनाइलिडीन डिफ्लुओराइड (PVDF) अपने निर्माण के लिए निकट-क्षेत्र विद्युत-प्रचक्रण का उपयोग करता है, जो कि अन्य पदार्थों की तुलना में एक अलग तकनीक है। प्रक्रिया को नियंत्रित करने वाले कार्यद्रव पर नैनोफाइबर को प्रत्यक्ष रूप से लिखा जा सकता है, और इस तकनीक के नैनो-तन्तु पर आधारित स्व-संचालित कपड़ा बनाने के लिए प्रयुक्त होने की उपेक्षा है। एसयूटीडी के शोधकर्ताओं ने सोल-जेल सहाय प्रदत्त सुदूर-क्षेत्र विद्युत-प्रचक्रण प्रक्रिया का उपयोग करके अधिक लंबे पोटैशियम नियोबेट (KNbO3) नैनो-तन्तु का सफल संश्लेषण प्रस्तुत किया और एक उच्च निर्गम विद्युत-दाब नम्य नैनो-जनित्र विकसित करने के लिए उनका उपयोग किया।

यह ध्यान में रखते हुए कि दाब-विद्युत स्थिरांक एक दाब-विद्युत नैनो-जनित्र के समग्र प्रदर्शन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, उपकरण दक्षता में संशोधन के लिए एक अन्य शोध दिशा बड़ी दाब-विद्युत प्रतिक्रिया का नया पदार्थ खोजना है। लेड मैग्नीशियम निओबेट-लेड टाइटेनेट (PMN-PT) एक अगले उत्पादन का दाब-विद्युत पदार्थ है जिसमें अति उच्च दाब-विद्युत स्थिरांक होता है जब आदर्श संरचना और अभिविन्यास प्राप्त होता है। 2012 में, बहुत उच्च दाब-विद्युत स्थिरांक वाले PMN-PT नैनो-तारों को जल तापीय दृष्टिकोण द्वारा निर्मित किया गया था और फिर एक ऊर्जा-संचय उपकरण में एकत्र किया गया। एकल-क्रिस्टल PMN-PT नैनोबेल्ट के निर्माण से अत्यधिक उच्च दाब-विद्युत स्थिरांक में अधिक संशोधन हुआ, जिसे तब दाब-विद्युत नैनो-जनित्र के लिए आवश्यक मूलभूत अंग के रूप में उपयोग किया गया था।

2010 तक रिपोर्ट की गई पदार्थों की तुलना निम्न तालिका में दी गई है।

अनुप्रयोग
नैनो-जनित्र को विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए प्रयुक्त किए जाने की उपेक्षा है जहां आवधिक गतिज ऊर्जा सम्मिलित है, जैसे कि बड़े पैमाने पर वायु और समुद्र की तरंगे दिल की धड़कन से मांसपेशियों की गति या छोटे पैमाने पर फेफड़ों के साँस लेने मे सम्मिलित है। आगे के व्यवहार्य अनुप्रयोग इस प्रकार हैं।

स्व-संचालित नैनो/सूक्ष्म उपकरण- नैनो-जनित्र के व्यवहार्य अनुप्रयोगों में से एक नैनो/सूक्ष्म उपकरणों के लिए एक स्वतंत्र या एक पूरक ऊर्जा स्रोत है जो ऐसी स्थिति में अपेक्षाकृत कम मात्रा में ऊर्जा की उपभोग करती है जहां गतिज ऊर्जा की निरंतर आपूर्ति की जाती है। उदाहरण के रूप से प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह द्वारा 2010 में संवेदित्र पर 20 ~ 40 mV के निर्गमित विद्युत दाब के साथ स्व-संचालित pH या पराबैंगनी लंबवत नैनो-तार एकीकृत नैनो-जनित्र द्वारा प्रस्तुत किया गया है।

फिर भी, परिवर्तित विद्युत ऊर्जा नैनो/सूक्ष्म उपकरणों के संचालन के लिए अपेक्षाकृत कम है; इसलिए इसके अनुप्रयोग की सीमा अभी भी बैटरी के पूरक ऊर्जा स्रोत के रूप में सीमित है। नैनो-जनित्र को अन्य प्रकार के ऊर्जा संचयन उपकरणों, जैसे कि सौर सेल या जैव रासायनिक ऊर्जा संचयन के साथ जोड़कर सफलता की उपेक्षा की जा रही है। इस दृष्टिकोण से उस अनुप्रयोग के लिए उपयुक्त ऊर्जा स्रोत के विकास में योगदान की उपेक्षा है जहां स्वतंत्र संचालन महत्वपूर्ण है, जैसे कि स्मार्टडस्ट है।

स्मार्ट वियरेबल (परिधेय) प्रणाली- दाब-विद्युत तन्तु के साथ वस्त्रों से एकीकृत या निर्मित संगठन नैनो-जनित्र के व्यवहार्य अनुप्रयोगों में से एक है। मानव शरीर से गतिज ऊर्जा को दाब-विद्युत तन्तु के माध्यम से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, और इसे संभवतः स्मार्ट वियरेबल प्रणाली से जुड़ी स्वास्थ्य-संरक्षण प्रणाली जैसे संवहन इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की आपूर्ति के लिए प्रयुक्त किया जा सकता है। लंबवत नैनो-तार एकीकृत नैनो-जनित्र जैसे नैनो-जनित्र को मानव शरीर के चलने की गति को नियोजित करने वाले जूते में भी आसानी से एकीकृत किया जा सकता है।

इसी तरह का एक अन्य अनुप्रयोग एक शक्ति-उत्पादक कृत्रिम त्वचा है। प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह ने चलते हम्सटर से जुड़े नमनीय एसडब्ल्यूजी से 100 mV तक का प्रत्यावर्ती धारा विद्युत दाब उत्पन्न करके संभावना दिखाई है।

पारदर्शी और नमनीय उपकरण- कुछ दाब-विद्युत नैनो-संरचना को विभिन्न प्रकार के कार्यद्रव में बनाया जा सकता है, जैसे नम्य और पारदर्शी कार्बनिक कार्यद्रव। एसकेकेयू (प्रोफेसर सांग-वू किम का समूह) और एसएआईटी (डॉ. जे-यंग चोई का समूह) के अनुसंधान समूहों ने पारदर्शी और नम्य नैनो-जनित्र विकसित किया है जिसका उपयोग संभवतः स्व-संचालित स्पर्श संवेदक के लिए किया जा सकता है और अनुमान लगाया गया है कि विकास को ऊर्जा दक्ष स्पर्श प्रतिच्छादित उपकरणों के लिए बढ़ाया जा सकता है। इंडियम-टिन-ऑक्साइड (ITO) इलेक्ट्रोड को ग्राफीन परत के साथ प्रतिस्थापित करके उपकरण की पारदर्शिता और कीमत-प्रभावशीलता को बढ़ाने के लिए उनके शोध पर ध्यान केंद्रित किया जा रहा है।

प्रत्यारोपण योग्य दूरमापीय ऊर्जा अभिग्राही- ZnO नैनो-तार पर आधारित नैनो-जनित्र को प्रत्यारोपण उपकरणों के लिए प्रयुक्त किया जा सकता है क्योंकि ZnO न केवल जैव-संगत है बल्कि कार्बनिक कार्यद्रव पर भी संश्लेषित किया जा सकता है, जो नैनो-जनित्र को समग्र रूप से जैव-संगत प्रदान करता है। नैनो-जनित्र के साथ एकीकृत प्रत्यारोपण उपकरण को मानव शरीर के बाहर बाहरी पराध्वनिक कंपन प्राप्त करके संचालित किया जा सकता है, जिसे दाब-विद्युत नैनो-संरचना द्वारा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।

संक्षिप्त विवरण
घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र एक ऊर्जा संचयन उपकरण है जो बाहरी यांत्रिक ऊर्जा को घर्षण-विद्युत प्रभाव और विद्युत-स्थैतिक प्रेरण के संयोजन से विद्युत में परिवर्तित करता है। इस नए प्रकार केनैनो-जनित्र का प्रदर्शन पहली बार 2012 के वर्ष में जॉर्जिया तकनीकी संस्थान में प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह में किया गया था। इस विद्युत उत्पादन इकाई के लिए, आंतरिक परिपथ में, दो पतली जैविक/अजैविक परतों के बीच आवेश हस्तांतरण के कारण घर्षण-विद्युत प्रभाव द्वारा एक शक्ति उत्पन्न की जाती है जो विपरीत घर्षण-ध्रुवीयता प्रदर्शित करती है; बाहरी परिपथ में, इलेक्ट्रॉनों के विभव को संतुलित करने के लिए परतों के पीछे की तरफ संलग्न दो इलेक्ट्रोड के बीच प्रवाहित किया जाता है। चूंकि घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र के लिए सबसे उपयोगी पदार्थ कार्बनिक हैं, इसे जैविक नैनो-जनित्र भी कहा जाता है, जो यांत्रिक ऊर्जा के संलवन के लिए जैविक पदार्थ का उपयोग करने वाला पहला जैविक नैनो-जनित्र है।

जनवरी 2012 में घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र की पहली रिपोर्ट के बाद से, घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र की निर्गम शक्ति घनत्व 12 महीनों के अंदर परिमाण के पांच आदेशों में संशोधन हुआ है। क्षेत्र का विद्युत घनत्व 313 W / m2 तक पहुँच जाता है, आयतन घनत्व 490 kW/m3 तक पहुँच जाता है, और रूपांतरण क्षमता ~60% –72% प्रदर्शित किया गया है। अभूतपूर्व उत्पादन प्रदर्शन के अतिरिक्त, इस नई ऊर्जा प्रौद्योगिकी के कई अन्य लाभ भी हैं, जैसे विनिर्माण और निर्माण में कम कीमत, उत्कृष्ट प्रबलता और विश्वसनीयता, और पर्यावरण मित्रता है। घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र का उपयोग सभी प्रकार की यांत्रिक ऊर्जा को प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है जो उपलब्ध है लेकिन हमारे दैनिक जीवन में समाप्त हो जाती है, जैसे कि मानव गति, चलना, कंपन, यांत्रिक प्रवर्तन, घूर्णन टायर, वायु, बहता पानी और अधिक है।

इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि क्लेम्सन यूनिवर्सिटी में रामकृष्ण पोडिला के समूह ने पहले सही अर्थों में तार रहित घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र का प्रदर्शन किया, जो बिना किसी बाहरी प्रवर्धन और अनुवर्धक की आवश्यकता के ऊर्जा भंडारण उपकरणों (जैसे, बैटरी और संधारित्र) को तार रहित रूप से आवेशित करने में सक्षम थे। ये तार रहित जनरेटर संभवतः नई प्रणालियों के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकते हैं जिनका उपयोग यांत्रिक ऊर्जा की संलवन के लिए किया जा सकता है और उत्पन्न ऊर्जा को भंडारण के लिए तार रहित रूप से प्रसारित किया जा सकता है।

घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र में तीन मूल संचालन मोड लम्बवत संपर्क-पृथक्करण मोड, तल मे विसर्पी मोड और एकल-इलेक्ट्रोड मोड हैं। उनकी अलग-अलग विशेषताएं हैं और विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं।

लम्बवत संपर्क-पृथक्करण प्रणाली
घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र के कार्य तंत्र को दो शीटों की आंतरिक सतहों पर चक्रित पृथक्करण और विपरीत घर्षण-विद्युत आवेशों के पुन: संपर्क से प्रेरित विभावंतर के आवधिक परिवर्तन के रूप में वर्णित किया जा सकता है। जब उपकरण को मोड़ने या दबाने के लिए उस पर यांत्रिक आवेश प्रयुक्त किया जाता है, तो दो शीटों की आंतरिक सतहें निकट संपर्क में आ जाएंगी और आवेश स्थानान्तरण प्रारंभ हो जाएगा, सतह के एक तरफ धनात्मक आवेश और दूसरा भाग ऋणात्मक आवेश के साथ निकल जाएगा। यह सिर्फ घर्षण प्रभाव है। जब विरूपण जारी किया जाता है, तो विपरीत आवेश वाली दो सतहें स्वचालित रूप से अलग हो जाएंगी, जिससे ये विपरीत घर्षण-विद्युत आवेश बीच में एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करेंगे और इस प्रकार ऊपर और नीचे के इलेक्ट्रोड में एक विभावंतर उत्पन्न करेंगे। इस क्रम मे विभावंतर करने के लिए, इलेक्ट्रॉनों को बाहरी भार के माध्यम से एक इलेक्ट्रोड से दूसरे में प्रवाहित करने के लिए प्रेरित किया जाएगा। इस प्रक्रिया में उत्पन्न विद्युत तब तक जारी रहेगी जब तक कि दो इलेक्ट्रोड की विभव पुनः समान नहीं हो जाती। इसके बाद, जब दो शीटों को पुनः एक-दूसरे की ओर दबाया जाता है, तो घर्षण-विद्युत -आवेश-प्रेरित विभावंतर शून्य से कम होने लगेगा, ताकि स्थानांतरित आवेश बाहरी भार के माध्यम से, विपरीत दिशा में एक अन्य धारा स्पंदन उत्पन्न करने के लिए वापस प्रवाहित हो जाएं। जब यह आवधिक यांत्रिक विकृति बनी रहती है, तो प्रत्यावर्ती धारा (एसी) संकेत लगातार उत्पन्न होते रहेंगे।

पदार्थ के जोड़े के संपर्क में आने और घर्षण-विद्युत आवेश उत्पन्न करने के लिए, उनमें से कम से कम एक विद्युतरोधक (विद्युत) होना चाहिए, ताकि घर्षण-विद्युत आवेश को दूर नहीं किया जा सके लेकिन शीट की आंतरिक सतह पर बना रहे। फिर, ये स्थिर घर्षण-विद्युत आवेश आवधिक दूरी परिवर्तन के अंतर्गत बाहरी भार में एसी विद्युत प्रवाह को प्रेरित कर सकते हैं।

पार्श्व विसर्पी प्रणाली
दो मूल घर्षण प्रक्रियाएं सामान्य संपर्क और पार्श्व विसर्पी हैं। हमने यहां एक घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र प्रदर्शित किया है जिसे पार्श्व दिशा में दो सतहों के बीच तल मे विसर्पण के आधार पर डिज़ाइन किया गया है। विसर्पण वाले घर्षण द्वारा सुगम किए गए एक गहन घर्षण विद्युतीकरण के साथ, दो सतहों के बीच संपर्क क्षेत्र में एक आवधिक परिवर्तन से आवेश केंद्रों का पार्श्व पृथक्करण होता है, जो बाहरी भार में इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को संचालित करने के लिए एक विद्युत दाब पात बनाता है। विसर्पण-प्रेरित विद्युत उत्पादन तंत्र को चित्र में योजनाबद्ध रूप से दर्शाया गया है। मूल स्थिति में, दो बहुलक सतहें पूरी तरह से अतिव्याप्त होती हैं और एक दूसरे के साथ घनिष्ठ संपर्क करती हैं। इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने की सामर्थ्य में बड़े अंतर के कारण, घर्षण विद्युतीकरण एक सतह को शुद्ध धनात्मक आवेशों के साथ और दूसरे को समान घनत्व वाले शुद्ध ऋणात्मक आवेशों के साथ छोड़ देगा। चूंकि विद्युतरोधक पर घर्षण-आवेश केवल सतह परत में वितरित होंगे और समय की विस्तारित अवधि के लिए क्षरित नहीं होंगे, धनात्मक आवेश सतह और ऋणात्मक आवेश सतह के बीच पृथक्करण इस अतिव्यापी स्थिति में नगण्य है, और इस प्रकार वहाँ होगा दो इलेक्ट्रोडों के बीच मे विद्युत विभव पात कम हो। एक बार धनात्मक रूप से आवेशित सतह के साथ शीर्ष प्लेट बाहर की ओर विसर्पण करने लगती है, संपर्क सतह क्षेत्र में कमी के कारण तल मे आवेश पृथक्करण प्रारंभ हो जाता है। अलग किए गए आवेश एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करेंगे जो प्लेटों के लगभग समानांतर दाईं से बाईं ओर संकेत करता है, जो शीर्ष इलेक्ट्रोड पर एक उच्च विभव को प्रेरित करता है। यह विभावंतर एक विद्युत विभव पात उत्पन्न करने के लिए शीर्ष इलेक्ट्रोड से निचले इलेक्ट्रोड तक एक धारा प्रवाह को संचालित करेगा जो घर्षण-आवेश-प्रेरित विभव को अस्वीकृत करता है। क्योंकि इलेक्ट्रोड परत और त्रि-आवेशित बहुलक सतह के बीच की अनुलंब दूरी पार्श्व आवेश पृथक्करण दूरी की तुलना में नगण्य है, इलेक्ट्रोड पर स्थानांतरित आवेशों की मात्रा लगभग किसी भी विसर्पण विस्थापन पर अलग-अलग आवेशों की मात्रा के समान होती है। इस प्रकार, धारा प्रवाह जारी विसर्पण प्रक्रिया की निरंतरता के साथ निरंतर रहेगा जो अलग-अलग आवेश को बढ़ाता रहता है, जब तक कि शीर्ष प्लेट पूरी तरह से नीचे की प्लेट से बाहर नहीं निकल जाती है और त्रि-आवेशित सतहें पूरी तरह से अलग हो जाती हैं। मापित धारा उस दर से निर्धारित किया जाना चाहिए जिस पर दो प्लेटें अलग हो रही हैं। इसके बाद, जब शीर्ष प्लेट को पीछे की ओर विसर्पण करने के लिए वापस किया जाता है, तो अलग किए गए आवेश पुनः संपर्क में आने लगते हैं लेकिन बहुलक पदार्थ की विद्युतरोधक प्रकृति के कारण कोई विलोपन नहीं होता है। विद्युत-स्थैतिक संतुलन बनाए रखने के लिए, इलेक्ट्रोड पर स्थानांतरित किए गए अनावश्यक आवेशित संपर्क क्षेत्र की वृद्धि के साथ बाहरी भार के माध्यम से वापस प्रवाहित होंगे। यह विसर्पण के दूसरे आधे चक्र के साथ, नीचे के इलेक्ट्रोड से शीर्ष इलेक्ट्रोड तक एक धारा प्रवाह में योगदान देगा। एक बार जब दो प्लेटें (छड़) परस्परव्याप्त स्थिति में पहुंच जाती हैं, तो आवेशित सतहें पुनः पूरी तरह से संपर्क में आ जाती हैं। इलेक्ट्रोड पर कोई स्थानांतरित आवेश नहीं रहेगा, और उपकरण पहली अवस्था में वापस आ जाएगा। इस पूरे चक्र में, बाहर और अंदर की ओर विसर्पण की प्रक्रिया सममित होती है, इसलिए सममित प्रत्यावर्ती धारा शीर्ष की एक युग्म की अपेक्षा की जानी चाहिए।

तल मे आवेश पृथक्करण का तंत्र दो प्लेटों के बीच एक दिशात्मक विसर्पण में या घूर्णन पद्धति में कार्य कर सकता है। विसर्पण मोड में, विसर्पण सतहों पर रैखिक जाली या परिपत्र विभाजन की प्रारम्भिक ऊर्जा संचयन के लिए एक अत्यंत दक्ष उपकरण है। ऐसी संरचनाओं के साथ, दो पैटर्न वाली घर्षण-विद्युत सतहें घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र की पूरी लंबाई के अतिरिक्त केवल एक जाली इकाई लंबाई के विस्थापन के माध्यम से पूरी तरह से बेमेल स्थिति प्राप्त कर सकती हैं ताकि यह प्रेरित आवेशों की अभिगमन दक्षता में प्रभावशाली तरीके से रूप से वृद्धि कर सके।

एकल-इलेक्ट्रोड पद्धतिएकल-इलेक्ट्रोड-आधारित घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र को कुछ अनुप्रयोगों जैसे उंगलियों से संचालित घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र के लिए अधिक व्यावहारिक और व्यवहार्य डिज़ाइन के रूप में प्रस्तुत किया गया है। एकल-इलेक्ट्रोड घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र के कार्य सिद्धांत को संपर्क विद्युतीकरण और विद्युत-स्थैतिक प्रेरण के युग्मन द्वारा योजनाबद्ध रूप से चित्र में दिखाया गया है। मूल स्थिति में, त्वचा और पॉलीडाइमिथाइलसिलोक्सेन की सतहें एक दूसरे के साथ पूरी तरह से संपर्क करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप उनके बीच आवेश स्थानान्तरण होता है। घर्षण-विद्युत श्रृंखला के अनुसार, इलेक्ट्रॉनों को सतह से पॉलीडाइमिथाइलसिलोक्सेन में अंतःक्षिप्त किया गया था क्योंकि पॉलीडाइमिथाइलसिलोक्सेन सतह की तुलना में अधिक घर्षण-विद्युत रूप से ऋणात्मक है, जो संपर्क विद्युतीकरण प्रक्रिया है। विपरीत ध्रुवों के साथ उत्पादित घर्षण-विद्युत आवेश पूरी तरह से संतुलित/ प्रतिच्छादित किए जाते हैं, जिससे बाहरी परिपथ में कोई इलेक्ट्रॉन प्रवाह नहीं होता है। एक बार पॉलीडाइमिथाइलसिलोक्सेन और सतह के बीच एक सापेक्ष पृथक्करण हो जाने पर, इन घर्षण-विद्युत आवेशों की प्रतिकारित नहीं किया जा सकता है। पॉलीडाइमिथाइलसिलोक्सेन की सतह पर ऋणात्मक आवेश इंडियम टिन ऑक्साइड इलेक्ट्रोड पर धनात्मक आवेश उत्पन्न कर सकते हैं, इंडियम टिन ऑक्साइड इलेक्ट्रोड से तल पर प्रवाहित करने के लिए मुक्त इलेक्ट्रॉनों को संचालित सकते हैं। यह विद्युत-स्थैतिक प्रेरण प्रक्रिया एक निर्गमित विद्युत दाब / धारा सिग्नल दे सकती है यदि सतह से संबंधित और आधार पॉलीडाइमिथाइलसिलोक्सेन के बीच की दूरी पॉलीडाइमिथाइलसिलोक्सेन परत के आकार के समान है। जब पॉलीडाइमिथाइलसिलोक्सेन और सतह के बीच पृथक्करण दूरी को बढ़ाकर इंडियम टिन ऑक्साइड इलेक्ट्रोड पर प्रेरित धनात्मक आवेशों से पॉलीडाइमिथाइलसिलोक्सेन पर ऋणात्मक घर्षण-विद्युत आवेशों की पूरी तरह से जांच की जाती है, तो कोई निर्गमित सिग्नल नहीं देखा जा सकता है, जैसा कि सचित्र है। इसके अतिरिक्त, जब सतह को पॉलीडाइमिथाइलसिलोक्सेन के पास वापस लाया गया, तो इंडियम टिन ऑक्साइड इलेक्ट्रोड पर प्रेरित धनात्मक आवेश कम हो गए और इलेक्ट्रॉन तल से इंडियम टिन ऑक्साइड इलेक्ट्रोड तक तब तक प्रवाहित होंगे जब तक कि सतह और पॉलीडाइमिथाइलसिलोक्सेन पूरी तरह से एक दूसरे के साथ पुनः संपर्क नहीं कर लेते, जिसके परिणामस्वरूप एक प्रतिवर्त निर्गमित विद्युत दाब / धारा संकेत होता है। यह संपर्क-पृथक्करण मोड में घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र के लिए विद्युत उत्पादन प्रक्रिया का एक पूर्ण चक्र है।

अनुप्रयोग
घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र घर्षण-विद्युतीकरण (आंतरिक परिपथ में) और विद्युत-स्थैतिक प्रेरण प्रक्रियाओं (बाहरी परिपथ में) के माध्यम से यांत्रिक प्रक्षोभ को विद्युत संकेत में परिवर्तित करने की एक भौतिक प्रक्रिया है। इस मूल प्रक्रिया को दो प्रमुख अनुप्रयोगों के लिए प्रदर्शित किया गया है। पहला प्रयोग यांत्रिक ऊर्जा के संचयन के विशेष लाभ के साथ ऊर्जा संचयन है। अन्य अनुप्रयोग एक स्व-संचालित सक्रिय संवेदित्र के रूप में प्रस्तुत करना है, क्योंकि इसे परिचालन करने के लिए बाहरी विद्युत स्‍त्रोत की आवश्यकता नहीं है।

कंपन ऊर्जा का संचयन
कंपन ऊर्जा का संचयन कंपन समाज में चलने, आवाज, इंजन कंपन, स्वचालित वाहन, ट्रेन, विमान, वायु और कई और अधिक लोकप्रिय घटनाओं का परिणाम है। यह लगभग प्रत्येक स्थान और प्रत्येक समय सम्मिलित रहता है। विशेष रूप से पूरक संतुलित ऊर्जा संचयन तकनीकों के संयोजन में, विशेष रूप से गतिशील इलेक्ट्रॉनिक को शक्ति देने के लिए संचयन कंपन ऊर्जा का बहुत महत्व है। कंपन ऊर्जा के संचयन के लिए घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र के मूलभूत सिद्धांतों पर आधारित विभिन्न तकनीकों का प्रदर्शन किया गया है। घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र के इस अनुप्रयोग को निम्नलिखित स्वरूपों में प्रदर्शित किया गया है: 1- भुजोत्तोलक-आधारित तकनीक यांत्रिक ऊर्जा संचयन के लिए एक उत्कृष्ट दृष्टिकोण है, विशेष रूप से सूक्ष्म विद्युत यांत्रिक प्रणाली के लिए है। कंपन के समय ऊपर और नीचे की सतहों के साथ एक भुजोत्तोलक की संपर्क सतह को डिजाइन करके, संपर्क-पृथक्करण पद्धति के आधार पर परिवेशी कंपन ऊर्जा की संलवन के लिए घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र का प्रदर्शन किया गया है। 2- बैकपैक से ऊर्जा की संलवन करने के लिए, हमने एकीकृत विषमलंबाक्ष विद्युत् वितरण तंत्र के साथ प्रमाणित रूप से डिज़ाइन किए गए घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र का प्रदर्शन किया, जिसने समानांतर में जुड़े संरचनात्मक रूप से गुणित इकाई कोशिकाओं के कारण कुल धारा उत्पादन में बहुत संशोधन किया। 3- अतः 4 सहायक स्प्रिंग्स के उपयोग के साथ, दो घर्षण-विद्युत पदार्थों के बीच प्रतिध्वनि प्रेरित संपर्क-पृथक्करण के आधार पर एक हार्मोनिक अनुनादी यंत्र-आधारित घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र का निर्माण किया गया है, जिसका उपयोग स्वचालित वाहन इंजन, एक सोफा और एक मेज़ से कंपन ऊर्जा की संलवन के लिए किया गया है। 4- हाल ही में, एक त्रि-आयामी घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र (3D-घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र) को लम्बवत संपर्क-पृथक्करण मोड और तल मे विसर्पण मोड के संकरण मोड के आधार पर डिजाइन किया गया है। और 36 मौलिक डिजाइन कई में यादृच्छिक कंपन ऊर्जा की संलवन की सुविधा देता है। एक विस्तृत बैंडविड्थ पर निर्देश 3-डी घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र को दैनिक जीवन में कई स्थितियों के अंतर्गत, विशेष रूप से कम आवृत्तियों पर, परिवेशी कंपन ऊर्जा के संचयन के लिए डिज़ाइन किया गया है, इस प्रकार, पर्यावरण/मूल संरचना की संरक्षण, ​​​​संवहन इलेक्ट्रॉनिक्स और वस्तुए अंतराजाल (इंटरनेट) को आवेशित करने में घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र के अनुप्रयोगों को प्रारंभ करता है।

पर्यावरणीय ऊर्जा का संचयन
घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र एक आदर्श ऊर्जा संचयन है जो पर्यावरण से विविध यांत्रिक ऊर्जा, विशेष रूप से कम आवृत्ति वाली यांत्रिक ऊर्जा, जैसे वायु और पानी की तरंगों को एकत्र कर सकता है। 2013 में, झोंगलिन वांग के समूह ने पवन ऊर्जा संचयन के लिए एक घूर्णक घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र की सूचना दी। इसके बाद, व्यापक ऊर्जा संचयन के लिए विभिन्न प्रकार के घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र प्रस्तावित किए गए हैं, जैसे तरंग ऊर्जा एकत्र करने के लिए 3डी सर्पिल संरचना घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र, पूरी तरह से संलग्न घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र पानी और कठोर वातावरण में और जलविद्युत संचयन के लिए बहुस्तरीय चक्रिका नैनो-जनित्र प्रयुक्त होते हैं। हालांकि,नैनो-जनित्र के कार्य करने वाले मॉडल की सीमा के कारण, घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र की परतों के बीच उत्पन्न घर्षण अनिवार्य रूप से ऊर्जा रूपांतरण दक्षता और उपकरण के स्थायित्व को कम करेगा। यह दोष पर्यावरणीय ऊर्जा संग्रह के क्षेत्र में घर्षण नैनो-जनित्र के आगे के अनुप्रयोग में अवरोध डालता है। झोंगलिन वांग के समूह ने घर्षण समस्या को दूर करने के लिए एक घर्षण रहित विद्युत-स्थैतिक प्रेरण नैनो-जनित्र परिसंचरण तंत्र बनाने का प्रयास किया। उनके परीक्षणों में, इस घर्षण रहित विद्युत-स्थैतिक प्रेरण नैनो-जनित्र ने उच्च ऊर्जा परिवर्तित दक्षता और उत्कृष्ट स्थायित्व का प्रदर्शन किया। इस तरह के घर्षण रहित नैनो-जनित्र से बने परिसंचरण तंत्र का उपयोग जल तरंग ऊर्जा का संचयन करने और कुछ तार रहित उपकरणों को निरंतर ऊर्जा प्रदान करने के लिए किया जा सकता है।

इसके अतिरिक्त, छोटी बूंद ऊर्जा के संचयन के लिए उपयोग किए जाने वाले कुछ नए नैनो-जनित्र की सूचना मिली थी। शोधकर्ताओं ने सभी मौसम में अपवाह पर आधारित घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र निर्मित किया, जो विद्युत उत्पन्न करने के लिए तरल और ठोस के बीच संपर्क विद्युतीकरण प्रभाव पर निर्भर था। इस तरल-ठोस मॉडल का लाभ यह है कि यह प्रभावी रूप से नैनो-जनित्र के क्षय से संरक्षित रखता है। यूनलॉन्ग ज़ी के समूह ने एक जल-अपगाह-संचय घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र के साथ एक सिलिकॉन सौर सेल के संयोजन वाले संकर कोशिका की सूचना दी। इस संकर कोशिका में सौर और वर्षाबूंद दोनों तरह की ऊर्जा को संचयन करने की सामर्थ्य थी।

मानव शरीर की गति से ऊर्जा का संचयन
चूंकि लोगों के दैनिक जीवन में मानव शरीर पर प्रचुर मात्रा में यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न होती है, हम संवहन इलेक्ट्रॉनिक और जैव-चिकित्सा अनुप्रयोगों को आवेशित करने के लिए यांत्रिक ऊर्जा की इस मात्रा को विद्युत में परिवर्तित करने के लिए घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र का उपयोग कर सकते हैं। यह लोगों के जीवन की सुविधा को अधिकतम अच्छा बनाने और व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक्स के अनुप्रयोग का विस्तार करने में सहायता करेगा। अंतर्निहित नमनीय बहु-परत घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र के साथ एक पैकेज विद्युत-उत्पादन इनसोल का प्रदर्शन किया गया है, जो सामान्य संचालन के समय यांत्रिक दाब को कम करने में सक्षम बनाता है। यहां उपयोग किया गया घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र संपर्क-पृथक्करण मोड पर निर्भर करता है और इनसोल (धूप में सुखाना) के आवधिक संपीड़न के अनुक्रिया में प्रभावी है। इनसोल को प्रत्यक्ष विद्युत स्‍त्रोत के रूप में उपयोग करते हुए, हम पूरी तरह से पैक किए गए स्वयं प्रकाशित शू का विकास करते हैं जिसमें प्रदर्शन और मनोरंजन उद्देश्यों के लिए व्यापक अनुप्रयोग हैं। पिंड गति से ऊर्जा संचयन के लिए एक घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र को आंतरिक परत से जोड़ा जा सकता है। सामान्य रूप से संचलित होने के अंतर्गत, विद्युत दाब और धारा घनत्व का अधिकतम उत्पादन क्रमशः 17 V और 0.02 μA / सेमी2 तक होता है। कपड़ों पर चिपके हुए 2 सेमी × 7 सेमी × 0.08 सेमी के एकल परत आकार के साथ घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र को एक स्थायी विद्युत स्‍त्रोत के रूप में प्रदर्शित किया गया था जो न केवल 30 प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) को सीधे प्रकाशित कर सकता है, बल्कि कपड़ों को निरंतर घर्षण करके लिथियम आयन बैटरी को भी आवेशित कर सकता है।

स्व-संचालित सक्रिय विकृति/बल संवेदित्र
घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र यांत्रिक रूप से उत्प्रेरित होने के बाद स्वचालित रूप से एक निर्गमित विद्युत दाब और धारा उत्पन्न करता है। परिमाण या निर्गमित सिग्नल यांत्रिक विरूपण और उसके समय-निर्भर व्यवहार के प्रभाव को दर्शाता है। यह घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र का मूल सिद्धांत है जिसे स्व-संचालित दाब संवेदित्र के रूप में प्रयुक्त किया जा सकता है। विद्युत दाब-निर्गमित सिग्नल जल की एक बूंद से प्रेरित प्रयुक्त दाब को प्रतिबिंबित कर सकता है। सभी प्रकार के टीईएनजी में उच्च संवेदनशीलता और बाहरी बल के प्रति तीव्र प्रतिक्रिया होती है और यह एक तेज शिखर सिगनल के रूप में दिखाई देता है। इसके अतिरिक्त, आघात के एक टुकड़े के प्रभाव की प्रतिक्रिया (20 मिलीग्राम, संपर्क दाब में ~0.4 पास्कल) का पता लगाया जा सकता है। संवेदक संकेत पूरी प्रक्रिया के इन विवरणों को स्पष्ट रूप से दिखा सकता है। सम्मिलित परिणाम बताते हैं कि वास्तविक जीवन में सूक्ष्म दाब को मापने के लिए हमारे संवेदित्र को प्रयुक्त किया जा सकता है।

सक्रिय दाब संवेदक को समग्र के रूप में भी विकसित किया गया है। घर्षण-विद्युत संयोजन का शब्द अंतःस्थापित तार के साथ स्पंज-आकार के बहुलक को संदर्भित करता है। संयोजन पर किसी भी दिशा में दाब और प्रभाव लगाने से संयोजन वायु-अंतराल की उपस्थिति के कारण नम्य बहुलक और सक्रिय तार के बीच आवेश पृथक्करण होता है। दूसरे इलेक्ट्रोड के रूप में निष्क्रिय तार या तो बिना किसी वायु के अंतर के स्पंज के अंदर अंतःस्थापित हो सकता है या संवेदक को एकल इलेक्ट्रोड मोड में कार्य करने की स्वीकृति देकर समग्र से बाहर रखा जा सकता है।

एक स्थिति में जब हम घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र का एक आधात्री सरणी बनाते हैं, तो एक सतह पर प्रयुक्त एक बड़े क्षेत्र और स्व-संचालित दाब मानचित्र को अनुभव किया जा सकता है। स्थानीय दाब के साथ घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र सरणी की प्रतिक्रिया को बहु सरणि माप प्रणाली के माध्यम से मापा गया। घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र से दो प्रकार के निर्गमित सिग्नल खुले परिपथ विद्युत दाब और लघु परिपथ धारा होते हैं। खुले परिपथ विद्युत दाब केवल एक यांत्रिक प्रवर्तन प्रयुक्त करने के बाद घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र के अंतिम विन्यास द्वारा निर्धारित किया जाता है, ताकि यह विरूपण के परिमाण का एक माप हो, जिसे घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र द्वारा प्रदान की जाने वाली स्थिर जानकारी के लिए अधीन किया जाता है। निर्गमित धारा उस दर पर निर्भर करता है जिस पर प्रेरित आवेश प्रवाहित होगा, ताकि धारा संकेत यांत्रिक प्रवर्तन को प्रयुक्त करने की गतिशील प्रक्रिया के प्रति अधिक संवेदनशील हो।

घर्षण-विद्युत प्रभाव पर आधारित सक्रिय दाब संवेदक और एकीकृत संवेदक सरणी के पारंपरिक निष्क्रिय दाब संवेदकों पर कई लाभ हैं। सबसे पहले, सक्रिय संवेदित्र लघु परिपथ धारा का उपयोग करके खुला-परिपथ विद्युत दाब और गतिशील दाब संवेदन का उपयोग करके स्थिर दाब संवेदन दोनों में सक्षम है, जबकि पारंपरिक संवेदित्र सामान्य रूप से भारण दर की जानकारी प्रदान करने के लिए गतिशील संवेदन में अक्षम होते हैं। दूसरा, स्थिर और गतिशील संवेदन दोनों की त्वरित प्रतिक्रिया भारण दाब के बारे में विवरण प्रकट करने में सक्षम बनाती है। तीसरा, गतिशील संवेदन के लिए घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र की पता लगाने की सीमा घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र के उच्च निर्गमित के कारण 2.1 Pa जितनी कम है। चौथा, इस कार्य में प्रस्तुत सक्रिय संवेदित्र सरणी में कोई विद्युत का उपभोग नहीं है और यहां तक ​​कि स्व-संचालित दाब मानचित्रण के लिए इसकी ऊर्जा संचयन कार्यक्षमता के साथ जोड़ा जा सकता है। इस क्षेत्र में भविष्य के कार्यों में उच्च अवकाशिकी शमन प्राप्त करने के लिए पिक्सेल आकार का लघुकरण और आकार-अनुकूली दाब प्रतिबिम्बन के लिए पूरी तरह से नमनीय कार्यद्रव पर टीईएएस आधात्री का एकीकरण सम्मिलित है।

स्व-संचालित गति संवेदक
स्व-संचालित संवेदित्र की अवधि सरल विद्युत दाब-निर्गमित सिग्नल से कहीं अधिक प्रतिबिंबित हो सकती है। यह एक ऐसी प्रणाली को संदर्भित कर सकता है जो पता लगाने योग्य गति को मापने और प्रदर्शित करने के लिए अधीन सभी इलेक्ट्रॉनिक्स को विद्युत प्रदान करती है। उदाहरण के लिए, स्व-संचालित घर्षण-विद्युत संकेतक, स्मार्ट बेल्ट-आलंब प्रणाली में एकीकृत, एक संधारित्र में संचित ऊर्जा को एक संधारित्र में संचित करके और एक सूक्ष्‍म नियंत्रक और एक एलसीडी सहित परिपथ को पूरी तरह से विद्युत करके घर्षण को उपयोगी विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।

स्व-संचालित सक्रिय रासायनिक संवेदित्र
घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र के लिए, इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने और सतह के आकारिकी को बदलने की क्षमता में सबसे बड़े अंतर वाली पदार्थ का चयन करके विपरीत पक्षों पर आवेशित उत्पादन को अधिकतम किया जा सकता है। ऐसे स्थिति में, घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र का निर्गमित घर्षण-विद्युत पदार्थ की सतह पर अधिशोषण वाले अणुओं के प्रकार और संकेद्रण पर निर्भर करता है, जिसका उपयोग रासायनिक और जैव रासायनिक संवेदित्र बनाने के लिए किया जा सकता है। एक उदाहरण के रूप में, घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र का प्रदर्शन धातु की छड़ पर Au नैनोकणों (एनपी) के संयोजन पर निर्भर करता है। ये संयोजित किए गए Au नैनोकण न केवल विकृति मुक्त स्थिति में दो प्लेटों के बीच स्थिर अंतराल के रूप में कार्य करते हैं, बल्कि दो प्लेटों के संपर्क क्षेत्र को बढ़ाने के कार्य को भी सक्षम करते हैं, जिससे घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र का विद्युत उत्पादन बढ़ जाएगा। एकत्र Au नैनोकण पर 3-मर्कैप्टोप्रोपियोनिक अम्ल (3-एमपीए) अणुओं के आगे संशोधन के माध्यम से, उच्च-निर्गम नैनो-जनित्र Au Nनैनो कण और Hg2+ आयनों की विभिन्न घर्षण-विद्युत ध्रुवीयता के कारण Hg2+ आयनों का पता लगाने के लिए अत्यधिक संवेदनशील और चयनात्मक नैनो-संवेदित्र बन सकता है। अपनी उच्च संवेदनशीलता, चयनात्मकता और सरलता के साथ, घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र पर्यावरणीय प्रतिदर्शों में Hg2+ आयनों के निर्धारण के लिए अपेक्षाकृत अधिक संभावनाएं रखता है। घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र अगम्य और पहुंच से वंचित अत्यधिक वातावरण के लिए भविष्य की संवेदन प्रणाली है। जैसा कि विभिन्न आयनों, अणुओं और पदार्थों में उनके अद्वितीय घर्षण-विद्युत ध्रुवीयताएं होती हैं, हम उपेक्षा करते हैं कि घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र या तो एक विद्युत संचालित करने या बंद करने वाला संवेदित्र बन सकता है, जब विश्लेषक संशोधित इलेक्ट्रोड सतह के लिए चयनात्मक रूप से बाध्यकारी होते हैं। हमारा मानना ​​है कि यह कार्य संबंधित घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र अध्ययनों के लिए प्रारंभिक प्रयास के रूप में कार्य करेगा और निकट भविष्य में डीएनए और प्रोटीन जैसे अन्य धातु आयनों और जैविक अणुओं की ओर घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र के विकास को प्रेरित करेगा।

पदार्थ और सतह संरचनाओं का विकल्प
ज्ञात लगभग सभी पदार्थ धातु से लेकर बहुलक तक, रेशम और लकड़ी तक, लगभग प्रत्येक वस्तु में घर्षण-विद्युतीकरण प्रभाव प्रदर्शित करती है। ये सभी पदार्थ टीईएनजी के निर्माण के लिए अधीन हो सकती हैं, ताकि घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र के लिए पदार्थ के विकल्प बहुत बड़े हों। हालांकि, इलेक्ट्रॉन प्राप्त करने/नष्ट करने के लिए पदार्थ की सामर्थ्य इसकी ध्रुवीयता पर निर्भर करती है। जॉन कार्ल विल्के ने 1757 में स्थैतिक आवेशों पर पहली घर्षण-विद्युत श्रृंखला प्रकाशित की। श्रृंखला के नीचे की ओर एक पदार्थ, जब श्रृंखला के शीर्ष के पास की पदार्थ को स्पर्श करती है, तब अधिक ऋणात्मक आवेश प्राप्त होगा। श्रृंखला में दो पदार्थ एक-दूसरे से जितनी दूर होते हैं, उतना ही अधिक आवेश हस्तांतरित होता है। घर्षण-विद्युत श्रृंखला में पदार्थों की चयन के अतिरिक्त, सतहों के आकारिकी को भौतिक तकनीकों द्वारा पिरामिड-, वर्ग- या गोलार्ध-आधारित सूक्ष्म- या नैनो-प्रतिदर्श के निर्माण के साथ संशोधित किया जा सकता है, जो संपर्क क्षेत्र को बढ़ाने के लिए और संभवतः घर्षण विद्युतीकरण प्रभावी हैं। हालाँकि, सतह पर निर्मित असमतल संरचना घर्षण बल को बढ़ा सकती है, जो संभवतः घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र की ऊर्जा रूपांतरण दक्षता को कम कर सकती है। इसलिए, रूपांतरण दक्षता को अधिकतम करने के लिए एक अनुकूलन निर्मित करना होगा।

घर्षण विद्युतीकरण प्रभाव को बढ़ाने के लिए पदार्थों की सतहों को रासायनिक रूप से विभिन्न अणुओं, नैनो-नलिका, नैनो-तार या नैनोकणों का उपयोग करके क्रियाशील किया जा सकता है। सतह प्रकार्यीकरण अपेक्षाकृत अधिक सीमा तक सतह विभव को बदल सकता है। सतहों पर नैनो-संरचना के प्रारम्भिक स्थानीय संपर्क विशेषताओं को बदल सकती है, जिससे घर्षण-विद्युतीकरण में संशोधन हो सकता है। इसमें पदार्थ की एक श्रृंखला और उपलब्ध नैनो-संरचना की एक श्रृंखला के परीक्षण के लिए बड़ी संख्या में अध्ययन सम्मिलित होंगे।

इन शुद्ध पदार्थों के अतिरिक्त, संपर्क पदार्थ संयोजन से बनाई जा सकती है, जैसे बहुलक आधात्री में नैनोकणों को अन्तः स्थापित करना। यह न केवल सतह विद्युतीकरण को बदलता है, बल्कि पदार्थों की पारगम्यता को भी बदलता है ताकि वे विद्युत-स्थैतिक प्रेरण के लिए प्रभावी हो सकें। इसलिए, पदार्थ के दृष्टिकोण से घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र के प्रदर्शन को बढ़ाने के कई तरीके हैं। यह रसायनज्ञों और पदार्थ वैज्ञानिकों को मूल विज्ञान और व्यावहारिक अनुप्रयोग दोनों में व्यापक अध्ययन करने का एक उत्कृष्ट अवसर देता है। इसके विपरीत, सौर सेल और तापीय विद्युत के लिए पदार्थ प्रणालियां, उदाहरण के लिए, सीमित हैं, और उच्च प्रदर्शन उपकरणों के लिए बहुत अधिक विकल्प नहीं हैं।

मानक की दक्षता
दक्षता का एक प्रदर्शन आंकड़ा (FOMP) घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र के प्रदर्शन का मात्रात्मक मूल्यांकन करने के लिए विकसित किया गया है, जिसमें घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र की संरचना से संबंधित एक संरचना की दक्षता (FOMS) सम्मिलित है और एक भौतिक आकृति-दक्षता (FOMM) जो सतह आवेश घनत्व का वर्ग है। विघटन प्रभाव को ध्यान में रखते हुए, एक संशोधित दक्षता भी प्रस्तावित है। दक्षता के आधार पर, विभिन्न टीईएनजी के निर्गम की तुलना और मूल्यांकन किया जा सकता है।

घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र के ऊर्जा उत्पादन के लिए चक्र
निरंतर आवधिक यांत्रिक गति के लिए (विस्थापन x=0 से x=xmax), घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र से विद्युत उत्पादन संकेत भी समय-समय पर निर्भर है। ऐसे स्थिति में, औसत निर्गम शक्ति P, जो भार प्रतिरोध से संबंधित है, जिसका उपयोग घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र की विशेषताओ को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। समय की एक निश्चित अवधि को देखते हुए, चक्र E प्रति उत्पादन ऊर्जा इस प्रकार प्राप्त की जा सकती है: $$E=PT=\int VI\, dt= \oint V\,dQ$$ यह संकेत करता है कि प्रति चक्र E निर्गमित ऊर्जा की गणना V-Q वक्र में बंद कुंडल के परिबद्ध क्षेत्र के रूप में की जा सकती है, और सभी VQ चक्रों को ऊर्जा उत्पादन (सीईओ) के चक्र के रूप में नामित किया गया है।

घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र के अधिकतम ऊर्जा उत्पादन के लिए चक्र
भार और लघु परिपथ स्थितियों के बीच आवधिक परिवर्तन से, अधिकतम ऊर्जा उत्पादन के चक्र प्राप्त किए जा सकते हैं। जब भार अनंत के समान होता है, तो V-Q एक समलम्बाकार आकार बन जाता है, जिसके कोर अधिकतम लघु परिपथ स्थानान्तरण आवेश QSC,max, द्वारा निर्धारित किए जाते हैं, और अधिकतम निर्गमित ऊर्जा की गणना इस प्रकार की जा सकती है: $$E_{\text{m}}=\frac{1}{2} Q_{\text{SC,max}}(V_{\text{OC,max}} +V_{\text{OC}}\prime)$$



घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र की दक्षता (एफओएम)
अनंत भार प्रतिरोध के साथ अधिकतम ऊर्जा उत्पादन के लिए चक्र में संचालित घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र के लिए, अवधि T में समय के दो भाग सम्मिलित हैं। एक भाग घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र में सापेक्ष गति से है, और दूसरा भाग लघु परिपथ स्थिति में निर्वहन प्रक्रिया से है। विघटन प्रभाव घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र में व्यापक रूप से विद्यमान है, जो प्रभावी अधिकतम ऊर्जा उत्पादन, Eem को गंभीरता से प्रभावित करेगा। इसलिए, विघटन प्रभाव पर विचार करते हुए अधिकतम ऊर्जा उत्पादन के लिए चक्र में औसत निर्गम शक्ति P को संतुष्ट होना चाहिए: $$P=\frac{E_{\text{em}}}{T}\approx \frac{E_{\text{em}}}{\frac{2x_{\text{max}}}{v}} = \frac{v}{2} \frac{E_{\text{em}}}{x_{\text{max}}}$$ जहाँ v घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र में सापेक्ष गति का औसत वेग मान है, जो निविष्टि यांत्रिक गतियों पर निर्भर करता है। इस समीकरण में, $$\frac{E_{\text{em}}}{x_{\text{max}}}$$ एकमात्र ऐसा पद है जो स्वयं घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र की विशेषताओं पर निर्भर करता है। घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र की ऊर्जा-रूपांतरण दक्षता को व्यक्त किया जा सकता है (अधिकतम ऊर्जा उत्पादन के लिए चक्र पर R=∞ विघटन प्रभावों पर विचार करते हुए): $$yita=\frac{ E_{\text{out}} }{ E_{\text{in}} }= \frac{ E_{\text{output per cycle}} }{ E_{\text{output per cycle}}+ E_{\text{dissipation per cycle}}}}=\frac{1}{1+\frac{1}{\frac{E_{\text{em}}}{2Fx_{\text{max}}}}$$ यहाँ F, घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र के संचालन के समय औसत विघटनकारी बल के लिए है। यह बल घर्षण बल, वायु प्रतिरोध बल या अन्य हो सकता है। घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र के संचालन के समय औसत विघटनकारी बल के लिए स्थित है। यह बल घर्षण बल, वायु प्रतिरोध बल या अन्य हो सकता है। इसलिए, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि पद $$\frac{E_{\text{em}}}{x_{\text{max}}}$$ घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र की विशेषताओं से औसत शक्ति और ऊर्जा-रूपांतरण दक्षता दोनों को निर्धारित करता है। अतः Eem मे Q SC,max अधिकतम होता है जो कि त्रिकोणीय विद्युतीकरण क्षेत्र A के समानुपाती होता है। इसलिए, निर्गमित ऊर्जा पर घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र आकार के प्रभाव को बाहर करने के लिए, क्षेत्र A को इस पद के भाजक में रखा जाना चाहिए और फिर पद $$\frac{E_{\text{em}}}{Ax_{\text{max}}}$$ घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र की खूबियों को निर्धारित करता है। QSC,max, मेंOC,max और Vmax' सभी पृष्ठ आवेश घनत्व σ के समानुपाती होते हैं। इसलिए, Eem पृष्ठीय आवेश घनत्व σ के वर्ग के समानुपाती होता है। फिर, एक आयाम रहित संरचनात्मक एफओएम (FOMS) घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र को परिभाषित किया जा सकता है, क्योंकि कारक केवल संरचनात्मक मापदंडों और xmax पर निर्भर करता हैː $$FOM_{\text{S}}=2\epsilon_0/\sigma^2 \frac{E_{\text{em}}}{Ax_{\text{max}}}$$ यहाँ ε0 निर्वात की पारगम्यता है। यह संरचनात्मक एफओएम संरचनात्मक डिजाइन से घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र की दक्षता का प्रतिनिधित्व करता है। और फिर प्रदर्शन एफओएम (FOMP) घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र को इस प्रकार परिभाषित किया जा सकता है: $$FOM_{\text{P}}=2\epsilon_0 \frac{E_{\text{em}}}{Ax_{\text{max}}}$$ यहाँ, $$FOM_{\text{M}}=\sigma^2$$ जो भौतिक गुणों से संबंधित एकमात्र घटक है। FOMP टीईएनजी के वर्ग का मूल्यांकन करने के लिए सार्वभौमिक मानक के रूप में माना जा सकता है, क्योंकि यह घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र के मोड और आकार का ध्यान किए बिना सबसे बड़ी संभव औसत उत्पादन विद्युत के प्रत्यक्ष आनुपातिक है और उच्चतम प्राप्त करने योग्य ऊर्जा-रूपांतरण दक्षता से संबंधित है।

निर्गमित क्षमता आकलन के लिए मानकीकृत विधि
विघटन प्रभाव पर विचार करने के साथ,नैनो-जनित्र की निर्गमित क्षमता मूल्यांकन के लिए एक मानकीकृत विधि प्रस्तावित है, जो विघटन सीमा और Eemनैनो-जनित्र को प्रयोगात्मक रूप से माप सकती है। सैद्धांतिक मॉडल पर पूर्व के अध्ययनों से पता चलता है कि घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र को एक विद्युत दाब स्रोत के रूप में माना जा सकता है जो श्रृंखला में एक संधारित्र के साथ संयोजन करता है, जिसमें से संधारित्र संचालन के समय भिन्न होता है। संधारित्र संपत्ति के आधार पर, विघटन की स्थिति को मापने के लिए अलग-अलग विस्थापन x पर लक्ष्य घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र (टीईएनजी1) को आवेशित करके मूल्यांकन पद्धति विकसित की जाती है। विघटन की स्थिति तक पहुंचने के लिए लक्ष्य घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र को प्रगर्तक करने के लिए एक अन्य घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र (टीईएनजी2) को उच्च-विद्युत दाब स्रोत के रूप में जोड़ा जाता है। स्विच 1 (S1) और स्विच 2 (S2) का उपयोग विभिन्न माप चरणों को सक्षम करने के लिए किया जाता है।इस पद्धति का विस्तृत प्रक्रिया प्रवाह, जिसमें एक प्रयोग भाग और एक डेटा विश्लेषण भाग सम्मिलित है। सबसे पहले, QSC,max, द्वारा प्रतिबिंबित सतह आवेश-घनत्व को समान रखना महत्वपूर्ण है विभिन्न x पर माप की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए है। इस प्रकार चरण 1 में, S1 को संचालित किया गया और QSC,max; को मापने के लिए S2 को बंद कर दिया गया यदि QSC,max अपेक्षित मूल्य से कम है, तो उससे संपर्क करने के लिए अतिरिक्त घर्षण-विद्युतीकरण प्रक्रिया आयोजित की जाती है। और फिर चरण 2 में, x को एक निश्चित मान और लघु परिपथ आवेश स्थानान्तरण QSC(x) में स्थापित किया गया था। एक निश्चित x पर कूलॉममापी Q1 द्वारा मापा गया था। चरण 3 में, S1 को बंद कर दिया गया था, S2 को सक्रिय कर दिया गया था, और फिर टीईएनजी2 को टीईएनजी1 के लिए उच्च-विद्युत दाब निर्गमित की आपूर्ति करने के लिए प्रगर्तक किया गया था। टीईएनजी1 में प्रवाहित होने वाले आवेशित और टीईएनजी1 के पार विद्युत दाब को समान समय में मापा गया था, जिसमें आवेश को कूलॉम-मीटर Q2 द्वारा मापा गया था, और विद्युत दाब प्रतिरोध R को इसके माध्यम से प्रवाहित वाले प्रवाह के साथ गुणा करके प्राप्त किया गया था जैसा कि धारा मीटर I द्वारा मापा गया था, जैसा कि पद्धति में विस्तृत है। इसमें (Q, V) प्राप्त परिवर्तन बिन्दु को विघटन बिन्दु माना गया। और फिर, यदि x<xmax, प्रक्रिया को चरण 1 से प्रारंभ करते हुए x में वृद्धि के साथ xmax तक पुनरावृत किया गया था प्रयोगात्मक माप भाग को समाप्त करने के लिए प्राप्त किया गया था। डेटा विश्लेषण भाग के लिए, पहले, C(x) की गणना मापा (Q, V) में रैखिक भाग के प्रवणता से की गई थी, इसे गैर-विघटन भाग के रूप में माना जाता है। और फिर, पहला मोड़ (Qb(X), Vb (x)) रैखिक रूप से निर्धारित C(x) द्वारा परिवर्त R2 मान पर निर्धारित किया गया था, जिसे प्रभाव-सीमा विघटन बिन्दु माना जाता था। अंत में, किसी भी x∈[0, xmax के लिए], सभी (Qb(X), Vb (x)) को (QSC(X) - Qb(X), Vb (x))म ें स्थानांतरित किया जा सकता है क्योंकि घर्षण विद्युत नैनो-जनित्र के Eem की गणना करने के लिए V-Q चक्र में विभंजन बिन्दु आलेखित किए गए हैं।

विद्युत-स्थैतिक विघटन पर आधारित दिष्ट धारा घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र
दिष्ट धारा घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र (डीसी टीईएनजी) एक नए प्रकार का घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र है जो यांत्रिक ऊर्जा की संलवन कर सकता है और इसे घर्षण-विद्युत प्रभाव और विद्युत-स्थैतिक विघटन प्रभाव के संयोजन के माध्यम से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता है। मानक प्रत्यावर्ती धारा निर्गमित सिग्नल वाले उपर्युक्त पारंपरिक घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र से अलग, जिसमें सिग्नल घर्षण-विद्युत प्रभाव और विद्युत-स्थैतिक प्रेरण प्रभाव के संयोजन से उत्पन्न होता है, दिष्ट धारा-घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र बाहरी परिपथ में एक एकदिशिक धारा प्रवाह उत्पन्न करता है और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को संचरित सकता है और सीधे ऊर्जा भंडारण उपकरणों को आवेशित करता है। जब दिष्ट धारा घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र को घूर्णक संरचना के रूप में बनाया जाता है, तो यह निरंतर निरंतर धारा उत्पन्न करेगा, जिसका उपयोग बाहरी भार प्रतिरोध की विस्तृत श्रृंखला में निरंतर सक्रिय विद्युत आपूर्ति के रूप में किया जा सकता है। इस नए प्रकार के घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र का आविष्कार सबसे पहले प्रोफेसर में किया गया था। 2019 में बीजिंग नैनो-ऊर्जा और नैनो-प्रणाली के संस्थान में झोंग लिन वांग और जी वांग समूह यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए एक उपकरण के रूप में, इस नए प्रकार के घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र का उपयोग माइक्रो/नैनो शक्ति स्रोत या स्व-शक्ति संवेदन प्रणाली में किया जा सकता है।

तंत्र
दिष्ट धारा घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र का कार्य तंत्र संपर्क विद्युतीकरण और विद्युत-स्थैतिक विघटन प्रभावों के बीच युग्मन है। इसकी पारंपरिक संरचना अपेक्षाकृत अधिक सरल है, जो घर्षण परत के साथ संपर्क विद्युतीकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले घर्षण इलेक्ट्रोड और विद्युत-स्थैतिक विघटन द्वारा गठित आवेश एकत्र करने वाले इलेक्ट्रोड का निर्माण होता है। विसर्पण प्रक्रिया के समय, घर्षण इलेक्ट्रोड घर्षण परत के साथ संपर्क करता है, जिसके परिणामस्वरूप घर्षण इलेक्ट्रोड पर धनात्मक आवेश और संपर्क विद्युतीकरण के कारण घर्षण परत पर ऋणात्मक आवेश होता है। घर्षण परत पर आवेशों की स्थिति के कारण, उपकरण के आगे विसर्पण के साथ, आवेश एकत्र करने वाले इलेक्ट्रोड और घर्षण परत के बीच का अंतराल एक प्रबल विद्युत क्षेत्र का निर्माण करेगा, जिससे अंतराल में वायु व्यवधान होगा और दिष्ट धारा उत्पन्न होगी। बाहरी परिपथ यदि विद्युत क्षेत्र अपेक्षाकृत अधिक प्रबल है। जब दिष्ट धारा घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र उपकरण घर्षण परत परत के अंत तक विसर्पण करता है, तो वायु के व्यवधान की प्रक्रिया बंद हो जाएगी।

ताप-विद्युत नैनो-जनित्र
ताप-विद्युत नैनो-जनित्र एक ऊर्जा संचयन उपकरण है जो नैनो-संरचित ताप-विद्युत पदार्थ का उपयोग करके बाहरी तापीय ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। सामान्य रूप से, ताप-वैद्युत ऊर्जा का संचयन मुख्य रूप से जैबेक प्रभाव पर निर्भर करता है जो आवेश वाहकों के प्रसार को संचालन के लिए उपकरण के दो सिरों के बीच तापमान अंतर का उपयोग करता है। हालांकि, एक ऐसे वातावरण में जहां तापमान प्रवणता के बिना स्थानिक रूप से समान है, जैसे कि बाह्य रूप में, जैबेक प्रभाव का उपयोग समय-निर्भर तापमान में अस्थिरता से ऊष्मीय ऊर्जा की संलवन के लिए नहीं किया जा सकता है। इस स्थिति में, ताप-विद्युत प्रभाव का विकल्प होना चाहिए, जो तापमान में अस्थिरता के परिणामस्वरूप कुछ विषमदैशिक ठोस पदार्थों में सामान्य ध्रुवीकरण के बारे में है। 2012 में जॉर्जिया तकनीकी संस्थान में प्रोफेसर झोंग लिन वांग द्वारा पहला ताप-विद्युत नैनो-जनित्र प्रस्तुत किया गया था। अपशिष्ट ऊष्मा ऊर्जा का संचयन करके, इस नए प्रकार के नैनो-जनित्र में तार रहित संवेदित्र, तापमान प्रतिबिम्बन, चिकित्सा निदान और व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे संभावित अनुप्रयोग हैं।

तंत्र
ताप-विद्युत नैनो-जनित्र के कार्य सिद्धांत को 2 अलग-अलग स्थितियों के लिए प्राथमिक ताप-विद्युत प्रभाव और द्वितीयक ताप-विद्युत प्रभाव समझाया जाएगा।

पहले स्थिति के कार्य सिद्धांत को प्राथमिक ताप-विद्युत प्रभाव द्वारा समझाया गया है, जो विकृति मुक्त स्थिति में उत्पन्न आवेश का वर्णन करता है। प्राथमिक ताप-विद्युत प्रभाव पीजेडटी, बीटीओ और कुछ अन्य लोहवैद्युत पदार्थों में ताप-विद्युत प्रतिक्रिया पर हावी है। तंत्र अपने संतुलन अक्ष के चारों ओर विद्युत द्विध्रुव के ऊष्मीय रूप से प्रेरित यादृच्छिक कंपन पर आधारित है, जिसका परिमाण बढ़ते तापमान के साथ बढ़ता है। कमरे के तापमान के अंतर्गत ऊष्मीय अस्थिरता के कारण, इलेक्ट्रिक द्विध्रुव अपने संबंधित संरेखण अक्षों से एक अंश के अंदर यादृच्छिक रूप से दोलन करेंगे। निश्चित तापमान के अंतर्गत, सामान्य ध्रुवीकरण की कुल औसत शक्ति विद्युत द्विध्रुवीय रूप से स्थिर होती है, जिसके परिणामस्वरूप ताप-विद्युत नैनो-जनित्र का कोई उत्पादन नहीं होता है। यदि हम कमरे के तापमान से उच्च तापमान तक नैनो-जनित्र में तापमान में परिवर्तन प्रयुक्त करते हैं, तो तापमान में वृद्धि का परिणाम यह होगा कि विद्युत द्विध्रुव अपने संबंधित संरेखण अक्षों के चारों ओर बड़े पैमाने पर प्रसारित हैं। दोलन कोणों के प्रसार के कारण कुल औसत सामान्य ध्रुवीकरण कम हो जाता है। इलेक्ट्रोड में प्रेरित आवेशों की मात्रा इस प्रकार कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह होता है। यदिनैनो-जनित्र को गर्म करने के अतिरिक्त ठंडा किया जाता है, तो सामान्य ध्रुवीकरण को बढ़ाया जाएगा क्योंकि कम तापीय गतिविधि के कारण विद्युत द्विध्रुव प्रसार कोणों की एक छोटी श्रेणी के अंदर दोलन करते हैं। ध्रुवीकरण का कुल परिमाण बढ़ जाता है और इलेक्ट्रोड में प्रेरित आवेशों की मात्रा बढ़ जाती है। फिर इलेक्ट्रॉन विपरीत दिशा में प्रवाहित होंगे।

दूसरे स्थिति के लिए, प्राप्त ताप-विद्युत प्रतिक्रिया को द्वितीयक ताप-विद्युत प्रभाव द्वारा समझाया गया है, जो ऊष्मीय विस्तार से प्रेरित विकृति द्वारा उत्पन्न चार्ज का वर्णन करता है। ZnO, कैडमियम सल्फाइड, और कुछ अन्य वुर्टजाइट-प्रकार की पदार्थों में द्वितीयक ताप-विद्युत प्रभाव ताप-विद्युत प्रतिक्रिया पर प्रभावित है। ऊष्मीय विरूपण पदार्थ में एक दाब-विद्युत विभावंतर उत्पन्न कर सकता है, जो इलेक्ट्रॉनों को बाहरी परिपथ में प्रवाहित कर सकता है। नैनो-जनित्र का निर्गमित दाब-विद्युत गुणांक और पदार्थों के ऊष्मीय विरूपण से जुड़ा हुआ है। ताप-विद्युत नैनो-जनित्र का निर्गमित धारा I = pA(dT/dt) के समीकरण द्वारा निर्धारित किया जा सकता है, जहां p ताप-विद्युत गुणांक है, A, नैनो-जनित्र का प्रभावी क्षेत्र है, और dT/dt तापमान में परिवर्तन की दर है।

अनुप्रयोग
ताप-विद्युत नैनो-जनित्र अपेक्षित है विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए प्रयुक्त किया जाना जहां समय-निर्भर तापमान में अस्थिरता सम्मिलित है। ताप-विद्युत नैनो-जनित्र के व्यवहार्य अनुप्रयोगों में से एक सक्रिय संवेदित्र के रूप में उपयोग किया जाता है, जो बैटरी के बिना कार्य कर सकता है। तापमान में परिवर्तन का पता लगाने के लिए स्व-संचालित तापमान संवेदक के रूप में ताप-विद्युत नैनो-जनित्र का उपयोग करके 2012 में प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह द्वारा एक उदाहरण प्रस्तुत किया गया है, जहां संवेदित्र का प्रतिक्रिया समय और पुनः नियोजित समय क्रमशः 0.9 और 3 सेकेंड है। सामान्य रूप से, ताप-विद्युत नैनो-जनित्र एक उच्च निर्गमित विद्युत दाब देता है, लेकिन निर्गमित धारा छोटा होता है। यह न केवल एक संभावित विद्युत स्‍त्रोत के रूप में उपयोग किया जा सकता है, बल्कि तापमान भिन्नता को मापने के लिए एक सक्रिय संवेदित्र के रूप में भी उपयोग किया जा सकता है।

यह भी देखें

 * बैटरी (विद्युत)
 * विद्युत जनित्र
 * सूक्ष्म-विद्युत-यांत्रिक प्रणाली
 * सूक्ष्मशक्ति
 * नैनो-विद्युत-यांत्रिक प्रणाली
 * स्मार्टडस्ट
 * स्मार्ट परधीय प्रणाली

बाहरी संबंध

 * Professor Z L Wang's Nano Research Group at Georgia Institute of Technology
 * Nano Electronic Science & Engineering Laboratory (NESEL) at Sungkyunkwan University (एसकेकेयू)
 * Laboratory for Nanoscale Mechanics and Physics at University of Illinois, Urbana-Champaign
 * LINLAB at University of California, Berkeley
 * Samsung Advanced Institute of Technology