नैनो जनरेटर: Difference between revisions

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एक नैनोजेनरेटर एक प्रकार की तकनीक है जो यांत्रिक ऊर्जा/तापीय ऊर्जा को [[बिजली]] में छोटे पैमाने पर भौतिक परिवर्तन द्वारा उत्पादित के रूप में परिवर्तित करती है। एक नैनोजेनरेटर के तीन विशिष्ट दृष्टिकोण होते हैं: [[ piezoelectric ]], [[ triboelectric ]] और [[ pyroelectric ]] नैनोजेनरेटर। पीजोइलेक्ट्रिक और ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर दोनों यांत्रिक ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित कर सकते हैं। हालांकि, पाइरोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स का उपयोग समय-निर्भर [[तापमान]] [[थर्मल उतार-चढ़ाव]] से [[थर्मल ऊर्जा]] की कटाई के लिए किया जा सकता है।
नैनो-जनित्र एक प्रकार की तकनीक है जो यांत्रिक/तापीय ऊर्जा को बिजली 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 बिजली में परिवर्तित कर सकते हैं। हालांकि, ताप-विद्युत नैनो-जनित्र का उपयोग समय-निर्भर तापमान में उतार-चढ़ाव से तापीय ऊर्जा प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है।


''नैनो एनर्जी'' पत्रिका ने नैनोजेनरेटर्स (एनजी) को यांत्रिक ऊर्जा को प्रभावी रूप से विद्युत शक्ति/सिग्नल में परिवर्तित करने के लिए विस्थापन धारा का उपयोग करने वाले क्षेत्र के रूप में वर्णित किया है।<ref name=":0">{{Cite journal|last=Wang|first=Zhong Lin|date=November 2019|title=मैक्सवेल के समीकरणों से नैनोजेनरेटर्स के पहले सिद्धांत सिद्धांत पर|journal=Nano Energy|volume=68|language=en|pages=104272|doi=10.1016/j.nanoen.2019.104272|s2cid=210249178 }}</ref>
नैनो एनर्जी जर्नल 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।<ref name=":0">{{Cite journal|last=Wang|first=Zhong Lin|date=November 2019|title=मैक्सवेल के समीकरणों से नैनोजेनरेटर्स के पहले सिद्धांत सिद्धांत पर|journal=Nano Energy|volume=68|language=en|pages=104272|doi=10.1016/j.nanoen.2019.104272|s2cid=210249178 }}</ref>




== मैक्सवेल के समीकरणों से नैनोजेनरेटर्स का सिद्धांत ==
 
== मैक्सवेल के समीकरणों से नैनो-जनित्र का सिद्धांत ==
मैक्सवेल के समीकरणों के निम्नलिखित मूल रूप हैं:
मैक्सवेल के समीकरणों के निम्नलिखित मूल रूप हैं:
{{NumBlk||<math display="block"> \nabla\cdot D=\rho </math>|{{EquationRef|1.1}}}}
{{NumBlk||<math display="block"> \nabla\cdot D=\rho </math>|{{EquationRef|1.1}}}}
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{{NumBlk||<math display="block"> \nabla\times E=-\frac{\partial B}{\partial t} </math>|{{EquationRef|1.3}}}}
{{NumBlk||<math display="block"> \nabla\times E=-\frac{\partial B}{\partial t} </math>|{{EquationRef|1.3}}}}
{{NumBlk||<math display="block"> \nabla\times H=J+\frac{\partial D}{\partial t} </math>|{{EquationRef|1.4}}}}
{{NumBlk||<math display="block"> \nabla\times H=J+\frac{\partial D}{\partial t} </math>|{{EquationRef|1.4}}}}
जहां विस्थापन धारा, <math> \partial D/\partial t </math>, मैक्सवेल द्वारा पहली बार 1861 में विद्युत आवेशों के लिए निरंतरता समीकरण को संतुष्ट करने के लिए पेश किया गया था।<ref>{{Cite book |title=दार्शनिक पत्रिका और जर्नल ऑफ साइंस|last=Maxwell |first=J.C. |publisher=Edinburg and Dubline, Fourth series |year=1861 |location=London |pages=161}}</ref> विद्युत विस्थापन सदिश ''D'' किसके द्वारा दिया जाता है <math> D= \varepsilon_0 E+P </math>, और एक आइसोट्रोपिक ढांकता हुआ माध्यम के लिए, <math> P = (\varepsilon-\varepsilon_0)E </math>, इस प्रकार <math> D = \varepsilon E </math>. विस्थापन वर्तमान घनत्व के रूप में प्रस्तुत किया गया है
जहां विस्थापन धारा, <math> \partial D/\partial t </math>, मैक्सवेल द्वारा पहली बार 1861 में विद्युत आवेशों के लिए निरंतरता समीकरण को संतुष्ट करने के लिए प्रस्तुत किया गया था।<ref>{{Cite book |title=दार्शनिक पत्रिका और जर्नल ऑफ साइंस|last=Maxwell |first=J.C. |publisher=Edinburg and Dubline, Fourth series |year=1861 |location=London |pages=161}}</ref> विद्युत विस्थापन सदिश ''D'' किसके द्वारा दिया जाता है <math> D= \varepsilon_0 E+P </math>, और एक आइसोट्रोपिक ढांकता हुआ माध्यम के लिए, <math> P = (\varepsilon-\varepsilon_0)E </math>, इस प्रकार <math> D = \varepsilon E </math>. विस्थापन वर्तमान घनत्व के रूप में प्रस्तुत किया गया है
{{NumBlk||<math display="block"> J _D = \frac{\partial D}{\partial t} = \varepsilon\frac{\partial E}{\partial t} </math>|{{EquationRef|2.1}}}}
{{NumBlk||<math display="block"> J _D = \frac{\partial D}{\partial t} = \varepsilon\frac{\partial E}{\partial t} </math>|{{EquationRef|2.1}}}}


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{{NumBlk||<math display="block"> \nabla\times H=J+\varepsilon\frac{\partial E}{\partial t}+ \frac{\partial P_s}{\partial t} </math>|{{EquationRef|3.4}}}}
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ये समीकरण नैनोजेनरेटर की आउटपुट विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए आधारशिला हैं, जिससे आउटपुट वर्तमान और वोल्टेज, और नैनोजेनरेटर के संबंधित विद्युत चुम्बकीय विकिरण सभी व्युत्पन्न हुए हैं।
ये समीकरणनैनो-जनित्र की आउटपुट विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए आधारशिला हैं, जिससे आउटपुट वर्तमान और विद्युत दाब, औरनैनो-जनित्र के संबंधित विद्युत चुम्बकीय विकिरण सभी व्युत्पन्न हुए हैं।


=== ध्रुवीकरण पी के लिए सामान्य सिद्धांत<sub>s</sub>===
=== ध्रुवीकरण पी के लिए सामान्य सिद्धांत<sub>s</sub>===
ध्रुवीकरण ''पी''<sub>s</sub> चार्ज घनत्व फ़ंक्शन σ को परिभाषित करते समय इलेक्ट्रोस्टैटिक सतह आवेशों द्वारा निर्मित निम्नलिखित समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है<sub>s</sub>('आर', टी) एफ ('आर', टी) = 0 के आकार समारोह द्वारा मीडिया सतह पर।
ध्रुवीकरण ''पी''<sub>s</sub> चार्ज घनत्व फ़ंक्शन σ को परिभाषित करते समय इलेक्ट्रोस्टैटिक सतह आवेशों द्वारा निर्मित निम्नलिखित समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है<sub>s</sub>('आर', टी) एफ ('आर', टी) = 0 के आकार समारोह द्वारा मीडिया सतह पर।
{{NumBlk||<math display="block"> \nabla\cdot P_s=-\sigma_s(r,t)\delta(f(r,t)) </math>|{{EquationRef|4}}}}
{{NumBlk||<math display="block"> \nabla\cdot P_s=-\sigma_s(r,t)\delta(f(r,t)) </math>|{{EquationRef|4}}}}
जहां मीडिया आकार को सीमित करने के लिए डेल्टा फ़ंक्शन δ(f('r',t)) पेश किया जाता है। स्केलर विद्युत क्षमता को हल करके <math> \phi_s(r,t) </math> सतह के आरोपों से
जहां मीडिया आकार को सीमित करने के लिए डेल्टा फ़ंक्शन δ(f('r',t)) प्रस्तुत किया जाता है। स्केलर विद्युत क्षमता को हल करके <math> \phi_s(r,t) </math> सतह के आरोपों से
{{NumBlk||<math display="block"> \phi_s(r,t)=\frac{1}{4\pi}\int \frac{\sigma_s(r',t')}{|r-r'|}ds' </math>|{{EquationRef|5}}}}
{{NumBlk||<math display="block"> \phi_s(r,t)=\frac{1}{4\pi}\int \frac{\sigma_s(r',t')}{|r-r'|}ds' </math>|{{EquationRef|5}}}}
''पी''<sub>s</sub> द्वारा प्राप्त किया जा सकता है<ref name=":0" />
''पी''<sub>s</sub> द्वारा प्राप्त किया जा सकता है<ref name=":0" />
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यह सतह ध्रुवीकरण घनत्व 'पी' की सामान्य अभिव्यक्ति है<sub>s</sub> Eq में। (3.1) और (3.4)।
यह सतह ध्रुवीकरण घनत्व 'पी' की सामान्य अभिव्यक्ति है<sub>s</sub> Eq में। (3.1) और (3.4)।
[[File:Schematic representation of a nanogenerator with a load.jpg|thumb|अंजीर। 1. एक नैनोजेनरेटर का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व जो एक बाहरी भार से जुड़ा हुआ है, और गणितीय विवरण के लिए संबंधित समन्वय प्रणाली।]]
[[File:Schematic representation of a nanogenerator with a load.jpg|thumb|अंजीर। 1. एकनैनो-जनित्र का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व जो एक बाहरी भार से जुड़ा हुआ है, और गणितीय विवरण के लिए संबंधित समन्वय प्रणाली।]]


=== नैनोजेनरेटर्स के लिए वर्तमान परिवहन समीकरण ===
=== नैनोजेनरेटर्स के लिए वर्तमान परिवहन समीकरण ===
विस्थापन धारा 'जे' के सतह अभिन्न द्वारा प्राप्त की जाती है<sub>D</sub>
विस्थापन धारा 'जे' के सतह अभिन्न द्वारा प्राप्त की जाती है<sub>D</sub>
{{NumBlk||<math display="block"> I_D=\int J_D\cdot ds=\int \frac{\partial D}{\partial t}\cdot ds=\frac{\partial}{\partial t}\int \nabla \cdot D \, dr = \frac{\partial}{\partial t}\int \rho \, dr=\frac{\partial Q}{\partial t} </math>|{{EquationRef|7}}}}
{{NumBlk||<math display="block"> I_D=\int J_D\cdot ds=\int \frac{\partial D}{\partial t}\cdot ds=\frac{\partial}{\partial t}\int \nabla \cdot D \, dr = \frac{\partial}{\partial t}\int \rho \, dr=\frac{\partial Q}{\partial t} </math>|{{EquationRef|7}}}}
जहां क्यू इलेक्ट्रोड पर कुल फ्री चार्ज राशि है। नैनोजेनरेटर्स में, विस्थापन धारा आंतरिक सर्किट पर हावी होती है, जबकि कैपेसिटिव कंडक्शन करंट बाहरी सर्किट पर हावी होता है।
जहां क्यू इलेक्ट्रोड पर कुल फ्री चार्ज राशि है।नैनो-जनित्र में, विस्थापन धारा आंतरिक परिपथ पर हावी होती है, जबकि कैपेसिटिव कंडक्शन धारा बाहरी परिपथ पर हावी होता है।


नैनोजनरेटर्स के किसी भी विन्यास का वर्तमान परिवहन व्यवहार निम्नलिखित सामान्य समीकरण द्वारा प्राप्त किया जा सकता है<ref name=":0" />
नैनोजनरेटर्स के किसी भी विन्यास का वर्तमान परिवहन व्यवहार निम्नलिखित सामान्य समीकरण द्वारा प्राप्त किया जा सकता है<ref name=":0" />
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कहाँ <math> \phi_{AB} </math> ए इलेक्ट्रोड से बी इलेक्ट्रोड (छवि 1) की संभावित गिरावट है, और अभिन्न डी 'एल' बिंदु ए से बिंदु बी तक के रास्ते पर है।
कहाँ <math> \phi_{AB} </math> ए इलेक्ट्रोड से बी इलेक्ट्रोड (छवि 1) की संभावित गिरावट है, और अभिन्न डी 'एल' बिंदु ए से बिंदु बी तक के रास्ते पर है।


एक पीजोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर (चित्र 2ए) के लिए वर्तमान परिवहन समीकरण है
एक पीजोइलेक्ट्रिकनैनो-जनित्र (चित्र 2ए) के लिए वर्तमान परिवहन समीकरण है
{{NumBlk||<math display="block"> RA\frac{d\sigma}{dt} +z\frac{\sigma-\sigma_p}{\varepsilon}=0 </math> |{{EquationRef|9}}}}
{{NumBlk||<math display="block"> RA\frac{d\sigma}{dt} +z\frac{\sigma-\sigma_p}{\varepsilon}=0 </math> |{{EquationRef|9}}}}
जहां A इलेक्ट्रोड क्षेत्र है, z पीजोइलेक्ट्रिक फिल्म की मोटाई है, और σ<sub>p</sub>ध्रुवीकरण चार्ज घनत्व है।
जहां A इलेक्ट्रोड क्षेत्र है, z दाब-विद्युत फिल्म की मोटाई है, और σ<sub>p</sub>ध्रुवीकरण चार्ज घनत्व है।


संपर्क-पृथक्करण मोड (छवि 2 बी) में ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर के लिए वर्तमान परिवहन समीकरण है
संपर्क-पृथक्करण मोड (छवि 2 बी) में घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र के लिए वर्तमान परिवहन समीकरण है
{{NumBlk||<math display="block"> AR\frac{\partial\sigma(z,t)}{\partial t}=-\sigma(z,t)[d_1/\varepsilon_1+d_2/\varepsilon_2]-H(t)[\sigma(z,t)-\sigma_T]/\varepsilon_0 </math>|{{EquationRef|10}}}}
{{NumBlk||<math display="block"> AR\frac{\partial\sigma(z,t)}{\partial t}=-\sigma(z,t)[d_1/\varepsilon_1+d_2/\varepsilon_2]-H(t)[\sigma(z,t)-\sigma_T]/\varepsilon_0 </math>|{{EquationRef|10}}}}
जहां एच (टी) दो डाइलेक्ट्रिक्स के बीच संपर्क दर पर निर्भर एक फ़ंक्शन है। परिवहन समीकरण के आधार पर, विस्थापन वर्तमान, विद्युत क्षमता, आउटपुट वर्तमान और आउटपुट पावर की गणना चार मूल TENG मोड के लिए की जा सकती है।
जहां एच (टी) दो डाइलेक्ट्रिक्स के बीच संपर्क दर पर निर्भर एक फ़ंक्शन है। परिवहन समीकरण के आधार पर, विस्थापन वर्तमान, विद्युत क्षमता, आउटपुट वर्तमान और आउटपुट पावर की गणना चार मूल TENG मोड के लिए की जा सकती है।
[[File:Two nanogenerators.jpg|thumb|चित्र 2. (ए) थिन फिल्म आधारित पीजोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स और (बी) कॉन्टैक्ट-सेपरेशन मोड ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स।]]
[[File:Two nanogenerators.jpg|thumb|चित्र 2. (ए) थिन फिल्म आधारित पीजोइलेक्ट्रिकनैनो-जनित्र और (बी) कॉन्टैक्ट-सेपरेशन मोड घर्षण-विद्युत  नैनोजेनरेटर्स।]]


=== मैक्सवेल के विस्थापन धारा से प्रौद्योगिकी अनुमान ===
=== मैक्सवेल के विस्थापन धारा से प्रौद्योगिकी अनुमान ===
पहला कार्यकाल <math> \varepsilon\frac{\partial E}{\partial t} </math> मैक्सवेल द्वारा प्रस्तावित विस्थापन धारा विद्युत चुम्बकीय तरंग सिद्धांत को जन्म देती है, और विद्युत चुम्बकीय प्रेरण एंटीना, रेडियो, टेलीग्राम, टीवी, रडार, माइक्रोवेव, वायरलेस संचार और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के उद्भव का कारण बनता है। विद्युत चुम्बकीय एकीकरण प्रकाश के सिद्धांत का निर्माण करता है, लेजर के आविष्कार और फोटोनिक्स 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 कार्यकाल <math> \frac{\partial P_s}{\partial t} </math> पहले वांग द्वारा प्रस्तावित किया गया था<ref name=":2" />नैनोजेनरेटर्स के लिए नींव रखी। का पद जोड़ना <math> \partial P_s/\partial t </math> विस्थापन धारा में और इस प्रकार मैक्सवेल के समीकरणों में ऊर्जा के लिए उनके अनुप्रयोगों का विस्तार होता है! इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंग सिद्धांत और प्रौद्योगिकी के बाद ऊर्जा और सेंसर के लिए नैनोजेनरेटर मैक्सवेल के समीकरणों का एक और महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है।
पहला कार्यकाल <math> \varepsilon\frac{\partial E}{\partial t} </math> मैक्सवेल द्वारा प्रस्तावित विस्थापन धारा विद्युत चुम्बकीय तरंग सिद्धांत को जन्म देती है, और विद्युत चुम्बकीय प्रेरण एंटीना, रेडियो, टेलीग्राम, टीवी, रडार, माइक्रोवेव, वायरलेस संचार और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के उद्भव का कारण बनता है। विद्युत चुम्बकीय एकीकरण प्रकाश के सिद्धांत का निर्माण करता है, लेजर के आविष्कार और फोटोनिक्स 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 कार्यकाल <math> \frac{\partial P_s}{\partial t} </math> पहले वांग द्वारा प्रस्तावित किया गया था<ref name=":2" />नैनोजेनरेटर्स के लिए नींव रखी। का पद जोड़ना <math> \partial P_s/\partial t </math> विस्थापन धारा में और इस प्रकार मैक्सवेल के समीकरणों में ऊर्जा के लिए उनके अनुप्रयोगों का विस्तार होता है! इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंग सिद्धांत और प्रौद्योगिकी के बाद ऊर्जा और सेंसर के लिएनैनो-जनित्र मैक्सवेल के समीकरणों का एक और महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है।
फ़ाइल:नए संशोधित मैक्सवेल को चित्रित करने के लिए एक वृक्ष विचार's displacement current.jpg|thumb|चित्र 3. नव संशोधित मैक्सवेल के विस्थापन धारा को चित्रित करने के लिए एक वृक्ष विचार: पहला शब्द विद्युत चुम्बकीय तरंगों के सिद्धांत के लिए जिम्मेदार है; और नया जोड़ा गया शब्द ऊर्जा और सेंसर में मैक्सवेल के समीकरणों का अनुप्रयोग है।
फ़ाइल:नए संशोधित मैक्सवेल को चित्रित करने के लिए एक वृक्ष विचार's displacement current.jpg|thumb|चित्र 3. नव संशोधित मैक्सवेल के विस्थापन धारा को चित्रित करने के लिए एक वृक्ष विचार: पहला शब्द विद्युत चुम्बकीय तरंगों के सिद्धांत के लिए जिम्मेदार है; और नया जोड़ा गया शब्द ऊर्जा और सेंसर में मैक्सवेल के समीकरणों का अनुप्रयोग है।


== पीजोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर ==
== पीजोइलेक्ट्रिक नैनो-जनित्र ==
एक पीजोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर एक [[ऊर्जा संचयन]] उपकरण है जो नैनो-संरचित पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री 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 शामिल हो सकते हैं, यह आमतौर पर नैनो-स्केल्ड पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री का उपयोग करने वाली गतिज ऊर्जा संचयन उपकरणों को इंगित करने के लिए उपयोग किया जाता है। -फिल्म थोक ध्वनिक गुंजयमान यंत्र।<ref>{{Cite journal | last1 = Wang | first1 = Z. L.| last2 = Song | first2 = J.| title = जिंक ऑक्साइड नैनोवायर एरे पर आधारित पीजोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर| url = http://www.nanoscience.gatech.edu/zlwang/paper/2006/06_SCIENCE_1.pdf| doi = 10.1126/science.1124005 | journal = [[Science (journal)|Science]]| volume = 312 | issue = 5771 | pages = 242–246 | date=June 2006 | pmid =  16614215| bibcode = 2006Sci...312..242W| s2cid = 4810693}}</ref>
एक पीजोइलेक्ट्रिक नैनो-जनित्र एक [[ऊर्जा संचयन]] उपकरण है जो नैनो-संरचित दाब-विद्युत सामग्री 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-स्केल्ड दाब-विद्युत सामग्री का उपयोग करने वाली गतिज ऊर्जा संचयन उपकरणों को इंगित करने के लिए उपयोग किया जाता है। -फिल्म थोक ध्वनिक गुंजयमान यंत्र।<ref>{{Cite journal | last1 = Wang | first1 = Z. L.| last2 = Song | first2 = J.| title = जिंक ऑक्साइड नैनोवायर एरे पर आधारित पीजोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर| url = http://www.nanoscience.gatech.edu/zlwang/paper/2006/06_SCIENCE_1.pdf| doi = 10.1126/science.1124005 | journal = [[Science (journal)|Science]]| volume = 312 | issue = 5771 | pages = 242–246 | date=June 2006 | pmid =  16614215| bibcode = 2006Sci...312..242W| s2cid = 4810693}}</ref>
हालांकि अभी भी विकास के शुरुआती चरण में, प्रौद्योगिकी को पारंपरिक ऊर्जा हारवेस्टर के आगे लघुकरण की दिशा में एक संभावित सफलता के रूप में माना गया है, संभवतः अन्य प्रकार के ऊर्जा हार्वेस्टर के साथ सहज एकीकरण और स्रोतों के लिए कम चिंता वाले मोबाइल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के स्वतंत्र संचालन के लिए अग्रणी उर्जा से।<ref>{{Cite journal | last1 = Zhao | first1 = X. | last2 = et | first2 = al | title = यांत्रिक और सौर ऊर्जा को प्रभावी ढंग से नष्ट करने के लिए संकरित नैनोजेनरेटर| journal = Science | volume = 24 | issue =  5| date=May 2021 | page = 102415 | doi = 10.1016/j.isci.2021.102415 | pmid = 33997695 | pmc = 8099563 | bibcode = 2021iSci...24j2415Z }}</ref>
हालांकि अभी भी विकास के शुरुआती चरण में, प्रौद्योगिकी को पारंपरिक ऊर्जा हारवेस्टर के आगे लघुकरण की दिशा में एक संभावित सफलता के रूप में माना गया है, संभवतः अन्य प्रकार के ऊर्जा हार्वेस्टर के साथ सहज एकीकरण और स्रोतों के लिए कम चिंता वाले मोबाइल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के स्वतंत्र संचालन के लिए अग्रणी उर्जा से।<ref>{{Cite journal | last1 = Zhao | first1 = X. | last2 = et | first2 = al | title = यांत्रिक और सौर ऊर्जा को प्रभावी ढंग से नष्ट करने के लिए संकरित नैनोजेनरेटर| journal = Science | volume = 24 | issue =  5| date=May 2021 | page = 102415 | doi = 10.1016/j.isci.2021.102415 | pmid = 33997695 | pmc = 8099563 | bibcode = 2021iSci...24j2415Z }}</ref>


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{{unreferenced section|date=November 2013}}
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  [[File:NG Working 1.png|thumb|upright=2|नैनोजेनरेटर का कार्य सिद्धांत जहां एक व्यक्तिगत नैनोवायर नैनोवायर की बढ़ती दिशा के लंबवत बल के अधीन होता है। (ए) नैनोवायर की नोक के माध्यम से एक एएफटी टिप बह जाती है। केवल नकारात्मक रूप से चार्ज किया गया भाग ही वर्तमान को इंटरफ़ेस के माध्यम से प्रवाहित करने की अनुमति देगा। (बी) नैनोवायर काउंटर इलेक्ट्रोड के साथ एएफटी टिप-जैसी झंझरी के साथ एकीकृत है। (ए) के रूप में, स्कॉटकी संपर्क के कारण इलेक्ट्रॉनों को नैनोवायर के संपीड़ित हिस्से से काउंटर इलेक्ट्रोड तक ले जाया जाता है।]]
  [[File:NG Working 1.png|thumb|upright=2|नैनो-जनित्र का कार्य सिद्धांत जहां एक व्यक्तिगत नैनोवायर नैनोवायर की बढ़ती दिशा के लंबवत बल के अधीन होता है। (ए) नैनोवायर की नोक के माध्यम से एक एएफटी टिप बह जाती है। केवल ऋणात्मक रूप से चार्ज किया गया भाग ही वर्तमान को इंटरफ़ेस के माध्यम से प्रवाहित करने की अनुमति देगा। (बी) नैनोवायर काउंटर इलेक्ट्रोड के साथ एएफटी टिप-जैसी झंझरी के साथ एकीकृत है। (ए) के रूप में, स्कॉटकी संपर्क के कारण इलेक्ट्रॉनों को नैनोवायर के संपीड़ित हिस्से से काउंटर इलेक्ट्रोड तक ले जाया जाता है।]]
[[File:NG Working 2.png|thumb|upright=1.2|नैनोजेनरेटर का कार्य सिद्धांत जहां एक व्यक्तिगत नैनोवायर नैनोवायर की बढ़ती दिशा के समानांतर बल के अधीन होता है]]नैनोजेनरेटर के कार्य सिद्धांत को 2 अलग-अलग मामलों के लिए समझाया जाएगा: बल लंबवत और [[ nanowire ]] की धुरी के समानांतर।
[[File:NG Working 2.png|thumb|upright=1.2|नैनो-जनित्र का कार्य सिद्धांत जहां एक व्यक्तिगत नैनोवायर नैनोवायर की बढ़ती दिशा के समानांतर बल के अधीन होता है]]नैनो-जनित्र के कार्य सिद्धांत को 2 अलग-अलग मामलों के लिए समझाया जाएगा: बल लंबवत और [[ nanowire ]] की धुरी के समानांतर।


पहले मामले के लिए कार्य सिद्धांत को लंबवत रूप से विकसित नैनोवायर द्वारा समझाया गया है जो बाद में चलती टिप के अधीन है। जब एक पीजोइलेक्ट्रिक संरचना चलती टिप द्वारा बाहरी बल के अधीन होती है, तो पूरे ढांचे में विरूपण होता है। [[पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव]] नैनोसंरचना के अंदर [[विद्युत क्षेत्र]] का निर्माण करेगा; सकारात्मक तनाव के साथ फैला हुआ हिस्सा सकारात्मक विद्युत क्षमता प्रदर्शित करेगा, जबकि नकारात्मक तनाव वाला संकुचित भाग नकारात्मक विद्युत क्षमता दिखाएगा। यह इसकी क्रिस्टलीय संरचना में [[आयनों]] के संबंध में धनायन के सापेक्ष विस्थापन के कारण है। नतीजतन, नैनोवायर की नोक की सतह पर एक विद्युत संभावित वितरण होगा, जबकि नैनोवायर के नीचे जमीन के बाद से तटस्थ हो गया है। नैनोवायर में उत्पन्न अधिकतम वोल्टेज की गणना निम्न समीकरण द्वारा की जा सकती है:<ref>{{cite journal
पहले मामले के लिए कार्य सिद्धांत को लंबवत रूप से विकसित नैनोवायर द्वारा समझाया गया है जो बाद में चलती टिप के अधीन है। जब एक दाब-विद्युत संरचना चलती टिप द्वारा बाहरी बल के अधीन होती है, तो पूरे ढांचे में विरूपण होता है। [[पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव|दाब-विद्युत प्रभाव]] नैनोसंरचना के अंदर [[विद्युत क्षेत्र]] का निर्माण करेगा; धनात्मक तनाव के साथ फैला हुआ भाग धनात्मक विद्युत क्षमता प्रदर्शित करेगा, जबकि ऋणात्मक तनाव वाला संकुचित भाग ऋणात्मक विद्युत क्षमता दिखाएगा। यह इसकी क्रिस्टलीय संरचना में [[आयनों]] के संबंध में धनायन के सापेक्ष विस्थापन के कारण है। नतीजतन, नैनोवायर की नोक की सतह पर एक विद्युत संभावित वितरण होगा, जबकि नैनोवायर के नीचे जमीन के बाद से तटस्थ हो गया है। नैनोवायर में उत्पन्न अधिकतम विद्युत दाब की गणना निम्न समीकरण द्वारा की जा सकती है:<ref>{{cite journal
  | first1 = Zhong Lin | last1 = Wang
  | first1 = Zhong Lin | last1 = Wang
  | first2 = Xudong | last2 = Wang
  | first2 = Xudong | last2 = Wang
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  }}</ref>
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<math display="block"> 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}}, </math> जहां κ<sub>0</sub> निर्वात में पारगम्यता है, κ ढांकता हुआ स्थिरांक है, ई<sub>33</sub>, यह है<sub>15</sub> और ई<sub>31</sub> पीजोइलेक्ट्रिक गुणांक हैं, ν पोइसन अनुपात है, नैनोवायर का त्रिज्या है, एल नैनोवायर की लंबाई है और ν<sub>max</sub> नैनोवायर की नोक का अधिकतम विक्षेपण है।
<math display="block"> 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}}, </math> जहां κ<sub>0</sub> निर्वात में पारगम्यता है, κ ढांकता हुआ स्थिरांक है, ई<sub>33</sub>, यह है<sub>15</sub> और ई<sub>31</sub> दाब-विद्युत गुणांक हैं, ν पोइसन अनुपात है, नैनोवायर का त्रिज्या है, एल नैनोवायर की लंबाई है और ν<sub>max</sub> नैनोवायर की नोक का अधिकतम विक्षेपण है।


टिप की सतह में आवेशों को बाहर निकालने के लिए विद्युत संपर्क महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। काउंटर इलेक्ट्रोड और नैनोवायर की नोक के बीच [[स्कॉटकी संपर्क]] का गठन किया जाना चाहिए क्योंकि ओमिक संपर्क टिप पर उत्पन्न विद्युत क्षेत्र को बेअसर कर देगा। एक प्रभावी शॉटकी संपर्क बनाने के लिए, [[इलेक्ट्रान बन्धुता]] (ई<sub>a</sub>) काउंटर इलेक्ट्रोड बनाने वाली धातु के [[समारोह का कार्य]] (φ) से छोटा होना चाहिए। [[ZnO]] nanowire के मामले में 4.5 eV के इलेक्ट्रॉन संबंध के साथ, [[ प्लैटिनम ]] (φ=6.1eV) schottky संपर्क के निर्माण के लिए एक उपयुक्त धातु है। स्कूटी संपर्क का निर्माण करके, जब काउंटर इलेक्ट्रोड नकारात्मक क्षमता के क्षेत्रों के संपर्क में होता है, तो टिप की सतह से इलेक्ट्रॉन काउंटर इलेक्ट्रोड के पास जाएंगे, जबकि क्षेत्रों के संपर्क में आने पर कोई करंट उत्पन्न नहीं होगा। सकारात्मक क्षमता, [[ एन-टाइप सेमीकंडक्टर ]] नैनोस्ट्रक्चर के मामले में ([[पी-प्रकार अर्धचालक]] स्ट्रक्चर उलटी घटना को प्रदर्शित करेगा क्योंकि छेद इस मामले में मोबाइल है)। स्कॉटकी संपर्क का गठन भी प्रत्यक्ष वर्तमान आउटपुट सिग्नल की पीढ़ी के परिणामस्वरूप योगदान देता है।
टिप की सतह में आवेशों को बाहर निकालने के लिए विद्युत संपर्क महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। काउंटर इलेक्ट्रोड और नैनोवायर की नोक के बीच [[स्कॉटकी संपर्क]] का गठन किया जाना चाहिए क्योंकि ओमिक संपर्क टिप पर उत्पन्न विद्युत क्षेत्र को बेअसर कर देगा। एक प्रभावी शॉटकी संपर्क बनाने के लिए, [[इलेक्ट्रान बन्धुता]] (ई<sub>a</sub>) काउंटर इलेक्ट्रोड बनाने वाली धातु के [[समारोह का कार्य]] (φ) से छोटा होना चाहिए। [[ZnO]] nanowire के मामले में 4.5 eV के इलेक्ट्रॉन संबंध के साथ, [[ प्लैटिनम ]] (φ=6.1eV) schottky संपर्क के निर्माण के लिए एक उपयुक्त धातु है। स्कूटी संपर्क का निर्माण करके, जब काउंटर इलेक्ट्रोड ऋणात्मक क्षमता के क्षेत्रों के संपर्क में होता है, तो टिप की सतह से इलेक्ट्रॉन काउंटर इलेक्ट्रोड के पास जाएंगे, जबकि क्षेत्रों के संपर्क में आने पर कोई धारा उत्पन्न नहीं होगा। धनात्मक क्षमता, [[ एन-टाइप सेमीकंडक्टर ]] नैनोस्ट्रक्चर के मामले में ([[पी-प्रकार अर्धचालक]] स्ट्रक्चर उलटी घटना को प्रदर्शित करेगा क्योंकि छेद इस मामले में मोबाइल है)। स्कॉटकी संपर्क का गठन भी प्रत्यक्ष वर्तमान आउटपुट सिग्नल की पीढ़ी के परिणामस्वरूप योगदान देता है।


दूसरे मामले के लिए, इसके निचले हिस्से में [[ओमिक संपर्क]] और इसके शीर्ष पर स्कूटी संपर्क के बीच लंबवत विकसित नैनोवायर के साथ एक मॉडल माना जाता है। जब नैनोवायर की नोक की ओर बल लगाया जाता है, तो नैनोवायर में अनएक्सियल कंप्रेसिव उत्पन्न होता है। पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के कारण, नैनोवायर की नोक में एक नकारात्मक पीजोइलेक्ट्रिक क्षमता होगी, जिससे टिप पर फर्मी का स्तर बढ़ जाएगा। चूंकि इलेक्ट्रॉन तब टिप से नीचे की ओर बाहरी सर्किट के माध्यम से प्रवाहित होंगे, परिणामस्वरूप टिप पर सकारात्मक विद्युत क्षमता उत्पन्न होगी। Schottky संपर्क इंटरफ़ेस के माध्यम से ले जाए जा रहे इलेक्ट्रॉनों को रोक देगा, इसलिए टिप पर क्षमता बनाए रखेगा। जैसे ही बल हटा दिया जाता है, पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव कम हो जाता है, और टिप पर सकारात्मक क्षमता को बेअसर करने के लिए इलेक्ट्रॉन वापस ऊपर की ओर प्रवाहित होंगे। दूसरा मामला वैकल्पिक चालू आउटपुट सिग्नल उत्पन्न करेगा।
दूसरे मामले के लिए, इसके निचले हिस्से में [[ओमिक संपर्क]] और इसके शीर्ष पर स्कूटी संपर्क के बीच लंबवत विकसित नैनोवायर के साथ एक मॉडल माना जाता है। जब नैनोवायर की नोक की ओर बल लगाया जाता है, तो नैनोवायर में अनएक्सियल कंप्रेसिव उत्पन्न होता है। दाब-विद्युत प्रभाव के कारण, नैनोवायर की नोक में एक ऋणात्मक दाब-विद्युत क्षमता होगी, जिससे टिप पर फर्मी का स्तर बढ़ जाएगा। चूंकि इलेक्ट्रॉन तब टिप से नीचे की ओर बाहरी परिपथ के माध्यम से प्रवाहित होंगे, परिणामस्वरूप टिप पर धनात्मक विद्युत क्षमता उत्पन्न होगी। Schottky संपर्क इंटरफ़ेस के माध्यम से ले जाए जा रहे इलेक्ट्रॉनों को रोक देगा, इसलिए टिप पर क्षमता बनाए रखेगा। जैसे ही बल हटा दिया जाता है, दाब-विद्युत प्रभाव कम हो जाता है, और टिप पर धनात्मक क्षमता को बेअसर करने के लिए इलेक्ट्रॉन वापस ऊपर की ओर प्रवाहित होंगे। दूसरा मामला वैकल्पिक चालू आउटपुट सिग्नल उत्पन्न करेगा।


=== ज्यामितीय विन्यास ===
=== ज्यामितीय विन्यास ===
पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर के विन्यास के आधार पर, अधिकांश नैनोजेनरेटर को 3 प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: VING, LING और NEG। फिर भी, एक कॉन्फ़िगरेशन है जो उपरोक्त श्रेणियों में नहीं आता है, जैसा कि अन्य प्रकार में बताया गया है।
दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर के विन्यास के आधार पर, अधिकांशनैनो-जनित्र को 3 प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: VING, LING और NEG। फिर भी, एक कॉन्फ़िगरेशन है जो उपरोक्त श्रेणियों में नहीं आता है, जैसा कि अन्य प्रकार में बताया गया है।


'''Vertical nanowire Integrated Nanogenerator (VING)'''. [[File:NG VING.png|thumb|left|upright=1.5|विशिष्ट वर्टिकल नैनोवायर इंटीग्रेटेड नैनोजेनरेटर का योजनाबद्ध दृश्य, (ए) पूर्ण संपर्क के साथ, और (बी) आंशिक संपर्क के साथ। ध्यान दें कि बाद वाले मामले में काउंटर इलेक्ट्रोड पर झंझरी महत्वपूर्ण है।]]VING एक 3-आयामी विन्यास है जिसमें सामान्य रूप से 3 परतों का ढेर होता है, जो आधार इलेक्ट्रोड, लंबवत विकसित पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर और काउंटर इलेक्ट्रोड हैं। पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर को आमतौर पर विभिन्न सिंथेसाइजिंग तकनीकों द्वारा बेस इलेक्ट्रोड से उगाया जाता है, जो इसके टिप के साथ पूर्ण या आंशिक यांत्रिक संपर्क में काउंटर इलेक्ट्रोड के साथ एकीकृत होते हैं।
'''Vertical nanowire Integrated Nanogenerator (VING)'''. [[File:NG VING.png|thumb|left|upright=1.5|विशिष्ट वर्टिकल नैनोवायर इंटीग्रेटेडनैनो-जनित्र का योजनाबद्ध दृश्य, (ए) पूर्ण संपर्क के साथ, और (बी) आंशिक संपर्क के साथ। ध्यान दें कि बाद वाले मामले में काउंटर इलेक्ट्रोड पर झंझरी महत्वपूर्ण है।]]VING एक 3-आयामी विन्यास है जिसमें सामान्य रूप से 3 परतों का ढेर होता है, जो आधार इलेक्ट्रोड, लंबवत विकसित दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर और काउंटर इलेक्ट्रोड हैं। दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर को सामान्य रूप से विभिन्न सिंथेसाइजिंग तकनीकों द्वारा बेस इलेक्ट्रोड से उगाया जाता है, जो इसके टिप 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 VING का एक बुनियादी विन्यास पेश किया है, जहां उन्होंने एकल ऊर्ध्वाधर ZnO नैनोवायर के विरूपण को प्रेरित करने के लिए परमाणु बल माइक्रोस्कोप (AFM) की नोक का उपयोग किया, VING का पहला विकास किया गया 2007 में।<ref>{{Cite journal | last1 = Wang | first1 = Xudong| last2 = Song | first2 = Jinhui| last3 = Liu | first3 = Jin| last4 = Wang | first4 = Zhong Lin| title = अल्ट्रासोनिक तरंगों द्वारा संचालित डायरेक्ट-करंट नैनोजेनरेटर| url = http://www.nanoscience.gatech.edu/zlwang/paper/2007/07_SCI_1.pdf| doi = 10.1126/science.1139366 | journal = [[Science (journal)|Science]]| volume = 316 | issue = 5821 | pages = 102–105 | year = 2007 | pmid =  17412957| bibcode = 2007Sci...316..102W| s2cid = 33172196}}</ref> पहला VING चलती इलेक्ट्रोड के रूप में AFM टिप की सरणियों के समान आवधिक सतह झंझरी के साथ काउंटर इलेक्ट्रोड का उपयोग करता है। चूंकि काउंटर इलेक्ट्रोड पीजोइलेक्ट्रिक नैनोवायर की युक्तियों के साथ पूर्ण संपर्क में नहीं है, बाहरी कंपन द्वारा इसकी गति इन-प्लेन या आउट-ऑफ-प्लेन होती है, जो पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर के विरूपण को प्रेरित करती है, जिससे विद्युत क्षमता वितरण की उत्पत्ति होती है। प्रत्येक व्यक्ति नैनोवायर के अंदर। काउंटर इलेक्ट्रोड को नैनोवायर की नोक के साथ स्कॉटकी संपर्क बनाने वाली धातु के साथ लेपित किया जाता है, जहां पीजोइलेक्ट्रिक नैनोवायर का केवल संकुचित हिस्सा एन-टाइप के मामले में संचित इलेक्ट्रॉनों को अपनी नोक और काउंटर इलेक्ट्रोड के बीच बाधा से गुजरने की अनुमति देगा। nanowire. इस कॉन्फ़िगरेशन की स्विच-ऑन और -ऑफ विशेषता बाहरी [[ सही करनेवाला ]] के लिए बिना किसी आवश्यकता के प्रत्यक्ष वर्तमान उत्पादन उत्पन्न करने की क्षमता दिखाती है।
[[जॉर्जिया तकनीकी संस्थान]] के प्रोफेसर झोंग लिन वांग ने 2006 में VING का एक बुनियादी विन्यास प्रस्तुत किया है, जहां उन्होंने एकल ऊर्ध्वाधर ZnO नैनोवायर के विरूपण को प्रेरित करने के लिए परमाणु बल माइक्रोस्कोप (AFM) की नोक का उपयोग किया, VING का पहला विकास किया गया 2007 में।<ref>{{Cite journal | last1 = Wang | first1 = Xudong| last2 = Song | first2 = Jinhui| last3 = Liu | first3 = Jin| last4 = Wang | first4 = Zhong Lin| title = अल्ट्रासोनिक तरंगों द्वारा संचालित डायरेक्ट-करंट नैनोजेनरेटर| url = http://www.nanoscience.gatech.edu/zlwang/paper/2007/07_SCI_1.pdf| doi = 10.1126/science.1139366 | journal = [[Science (journal)|Science]]| volume = 316 | issue = 5821 | pages = 102–105 | year = 2007 | pmid =  17412957| bibcode = 2007Sci...316..102W| s2cid = 33172196}}</ref> पहला VING चलती इलेक्ट्रोड के रूप में AFM टिप की सरणियों के समान आवधिक सतह झंझरी के साथ काउंटर इलेक्ट्रोड का उपयोग करता है। चूंकि काउंटर इलेक्ट्रोड दाब-विद्युत नैनोवायर की युक्तियों के साथ पूर्ण संपर्क में नहीं है, बाहरी कंपन द्वारा इसकी गति इन-प्लेन या आउट-ऑफ-प्लेन होती है, जो दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर के विरूपण को प्रेरित करती है, जिससे विद्युत क्षमता वितरण की उत्पत्ति होती है। प्रत्येक व्यक्ति नैनोवायर के अंदर। काउंटर इलेक्ट्रोड को नैनोवायर की नोक के साथ स्कॉटकी संपर्क बनाने वाली धातु के साथ लेपित किया जाता है, जहां दाब-विद्युत नैनोवायर का केवल संकुचित भाग एन-टाइप के मामले में संचित इलेक्ट्रॉनों को अपनी नोक और काउंटर इलेक्ट्रोड के बीच बाधा से गुजरने की अनुमति देगा। nanowire. इस कॉन्फ़िगरेशन की स्विच-ऑन और -ऑफ विशेषता बाहरी [[ सही करनेवाला ]] के लिए बिना किसी आवश्यकता के प्रत्यक्ष वर्तमान उत्पादन उत्पन्न करने की क्षमता दिखाती है।


VING में आंशिक संपर्क के साथ, काउंटर इलेक्ट्रोड की ज्यामिति एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। फ्लैट काउंटर इलेक्ट्रोड पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर के पर्याप्त विरूपण को प्रेरित नहीं करेगा, खासकर जब काउंटर इलेक्ट्रोड इन-प्लेन मोड द्वारा चलता है। [[परमाणु बल माइक्रोस्कोपी]] युक्तियों की सरणी जैसी बुनियादी ज्यामिति के बाद, काउंटर इलेक्ट्रोड के सहज विकास के लिए कुछ अन्य दृष्टिकोणों का पालन किया गया है। प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह ने ZnO नैनोरोड्स से बना काउंटर इलेक्ट्रोड उत्पन्न किया है जो ZnO नैनोवायर 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 [[उद् - द्वारीकरण स्फटयातु]] और [[ ELECTROPLATING ]] तकनीक को मिलाकर कटोरे के आकार का पारदर्शी काउंटर इलेक्ट्रोड पेश किया।<ref>{{Cite journal | last1 = Choi | first1 = M. Y. | last2 = Choi | first2 = D. | last3 = Jin | first3 = M. J. | last4 = Kim | first4 = I. | last5 = Kim | first5 = S. H. | last6 = Choi | first6 = J. Y. | last7 = Lee | first7 = S. Y. | last8 = Kim | first8 = J. M. | last9 = Kim | first9 = S. W. | doi = 10.1002/adma.200803605 | title = पीजोइलेक्ट्रिक ZnO नैनोरोड्स के साथ यांत्रिक रूप से संचालित पारदर्शी लचीले चार्ज-जनरेटिंग नैनो डिवाइस| url = http://home.skku.edu/~nesel/bbs/paper%20files/68.pdf | journal = [[Advanced Materials]] | volume = 21 | issue = 21 | pages = 2185–2189 | date = 5 June 2009 | bibcode = 2009AdM....21.2185C | s2cid = 56383692 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20160304074634/http://home.skku.edu/~nesel/bbs/paper%20files/68.pdf | archive-date = 4 March 2016 }}</ref> उन्होंने लचीले सब्सट्रेट पर नेटवर्क्ड सिंगल-वॉल कार्बन-नैनोट्यूब (कार्बन नैनोट्यूब # सिंगल-वॉलड) 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।<ref>{{Cite journal | last1 = Choi | first1 = D.| last2 = Choi | first2 = M. Y.| last3 = Shin | first3 = H. J.| last4 = Yoon | first4 = S. M.| last5 = Seo | first5 = J. S.| last6 = Choi | first6 = J. Y.| last7 = Lee | first7 = S. Y.| last8 = Kim | first8 = J. M.| last9 = Kim | first9 = S. W.| doi = 10.1021/jp909713c | title = पारदर्शी लचीले नैनोजेनरेटर के लिए नैनोस्केल नेटवर्क वाली सिंगल-वॉल कार्बन-नैनोट्यूब इलेक्ट्रोड| url = http://dchoi.khu.ac.kr/2010%2001%2012%20papers/09~10/2010_JPCC_NanoScaleNetwork.pdf| journal = [[Journal of Physical Chemistry C]]| volume = 114 | issue = 2 | pages = 1379–1384 | year = 2010 }}</ref>
VING में आंशिक संपर्क के साथ, काउंटर इलेक्ट्रोड की ज्यामिति एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। फ्लैट काउंटर इलेक्ट्रोड दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर के पर्याप्त विरूपण को प्रेरित नहीं करेगा, खासकर जब काउंटर इलेक्ट्रोड इन-प्लेन मोड द्वारा चलता है। [[परमाणु बल माइक्रोस्कोपी]] युक्तियों की सरणी जैसी बुनियादी ज्यामिति के बाद, काउंटर इलेक्ट्रोड के सहज विकास के लिए कुछ अन्य दृष्टिकोणों का पालन किया गया है। प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह ने ZnO नैनोरोड्स से बना काउंटर इलेक्ट्रोड उत्पन्न किया है जो ZnO नैनोवायर 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 [[उद् - द्वारीकरण स्फटयातु]] और [[ ELECTROPLATING ]] तकनीक को मिलाकर कटोरे के आकार का पारदर्शी काउंटर इलेक्ट्रोड प्रस्तुत किया।<ref>{{Cite journal | last1 = Choi | first1 = M. Y. | last2 = Choi | first2 = D. | last3 = Jin | first3 = M. J. | last4 = Kim | first4 = I. | last5 = Kim | first5 = S. H. | last6 = Choi | first6 = J. Y. | last7 = Lee | first7 = S. Y. | last8 = Kim | first8 = J. M. | last9 = Kim | first9 = S. W. | doi = 10.1002/adma.200803605 | title = पीजोइलेक्ट्रिक ZnO नैनोरोड्स के साथ यांत्रिक रूप से संचालित पारदर्शी लचीले चार्ज-जनरेटिंग नैनो डिवाइस| url = http://home.skku.edu/~nesel/bbs/paper%20files/68.pdf | journal = [[Advanced Materials]] | volume = 21 | issue = 21 | pages = 2185–2189 | date = 5 June 2009 | bibcode = 2009AdM....21.2185C | s2cid = 56383692 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20160304074634/http://home.skku.edu/~nesel/bbs/paper%20files/68.pdf | archive-date = 4 March 2016 }}</ref> उन्होंने लचीले सब्सट्रेट पर नेटवर्क्ड सिंगल-वॉल कार्बन-नैनोट्यूब (कार्बन नैनोट्यूब # सिंगल-वॉलड) 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।<ref>{{Cite journal | last1 = Choi | first1 = D.| last2 = Choi | first2 = M. Y.| last3 = Shin | first3 = H. J.| last4 = Yoon | first4 = S. M.| last5 = Seo | first5 = J. S.| last6 = Choi | first6 = J. Y.| last7 = Lee | first7 = S. Y.| last8 = Kim | first8 = J. M.| last9 = Kim | first9 = S. W.| doi = 10.1021/jp909713c | title = पारदर्शी लचीले नैनोजेनरेटर के लिए नैनोस्केल नेटवर्क वाली सिंगल-वॉल कार्बन-नैनोट्यूब इलेक्ट्रोड| url = http://dchoi.khu.ac.kr/2010%2001%2012%20papers/09~10/2010_JPCC_NanoScaleNetwork.pdf| journal = [[Journal of Physical Chemistry C]]| volume = 114 | issue = 2 | pages = 1379–1384 | year = 2010 }}</ref>
दूसरे प्रकार के VING का भी सुझाव दिया गया है। जबकि यह पूर्वोक्त के साथ समान ज्यामितीय विन्यास साझा करता है, इस तरह के VING का नैनोवायरों और काउंटर इलेक्ट्रोड की युक्तियों के बीच पूर्ण यांत्रिक संपर्क होता है।<ref>{{Cite journal | last1 = Xu | first1 = Sheng| last2 = Qin | first2 = Yong| last3 = Xu | first3 = Chen| last4 = Wei | first4 = Yaguang| last5 = Yang | first5 = Rusen| last6 = Wang | first6 = Zhong Lin| doi = 10.1038/nnano.2010.46 | title = स्व-संचालित नैनोवायर डिवाइस| url = http://www.nanoscience.gatech.edu/zlwang/paper/2010/10_NN_01.pdf| journal = [[Nature Nanotechnology]] | volume = 5 | issue = 5 | pages = 366–373 | year = 2010 | pmid =  20348913| bibcode = 2010NatNa...5..366X}}</ref> यह विन्यास उन अनुप्रयोगों के लिए प्रभावी है जहां बल ऊर्ध्वाधर दिशा (पीजोइलेक्ट्रिक नैनोवायर के सी अक्ष की ओर) में लगाया जाता है, और यह आंशिक संपर्क वाले VINGs के विपरीत प्रत्यावर्ती धारा (AC) उत्पन्न करता है।
दूसरे प्रकार के VING का भी सुझाव दिया गया है। जबकि यह पूर्वोक्त के साथ समान ज्यामितीय विन्यास साझा करता है, इस तरह के VING का नैनोवायरों और काउंटर इलेक्ट्रोड की युक्तियों के बीच पूर्ण यांत्रिक संपर्क होता है।<ref>{{Cite journal | last1 = Xu | first1 = Sheng| last2 = Qin | first2 = Yong| last3 = Xu | first3 = Chen| last4 = Wei | first4 = Yaguang| last5 = Yang | first5 = Rusen| last6 = Wang | first6 = Zhong Lin| doi = 10.1038/nnano.2010.46 | title = स्व-संचालित नैनोवायर डिवाइस| url = http://www.nanoscience.gatech.edu/zlwang/paper/2010/10_NN_01.pdf| journal = [[Nature Nanotechnology]] | volume = 5 | issue = 5 | pages = 366–373 | year = 2010 | pmid =  20348913| bibcode = 2010NatNa...5..366X}}</ref> यह विन्यास उन अनुप्रयोगों के लिए प्रभावी है जहां बल ऊर्ध्वाधर दिशा (दाब-विद्युत नैनोवायर के सी अक्ष की ओर) में लगाया जाता है, और यह आंशिक संपर्क वाले VINGs के विपरीत प्रत्यावर्ती धारा (AC) उत्पन्न करता है।


'''Lateral nanowire Integrated Nanogenerator (LING)'''. [[File:NG LING.png|thumb|left|upright=1.5|विशिष्ट पार्श्व नैनोवायर एकीकृत नैनोजेनरेटर का योजनाबद्ध दृश्य]]LING एक 2-आयामी विन्यास है जिसमें तीन भाग होते हैं: आधार इलेक्ट्रोड, बाद में विकसित पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर और schottky संपर्क के लिए धातु इलेक्ट्रोड। ज्यादातर मामलों में, सब्सट्रेट फिल्म की मोटाई पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर के व्यास की तुलना में बहुत अधिक मोटी होती है, इसलिए अलग-अलग नैनोस्ट्रक्चर को शुद्ध तन्य तनाव के अधीन किया जाता है।
'''Lateral nanowire Integrated Nanogenerator (LING)'''. [[File:NG LING.png|thumb|left|upright=1.5|विशिष्ट पार्श्व नैनोवायर एकीकृतनैनो-जनित्र का योजनाबद्ध दृश्य]]LING एक 2-आयामी विन्यास है जिसमें तीन भाग होते हैं: आधार इलेक्ट्रोड, बाद में विकसित दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर और schottky संपर्क के लिए धातु इलेक्ट्रोड। ज्यादातर मामलों में, सब्सट्रेट फिल्म की मोटाई दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर के व्यास की तुलना में बहुत अधिक मोटी होती है, इसलिए अलग-अलग नैनोस्ट्रक्चर को शुद्ध तन्य तनाव के अधीन किया जाता है।


LING सिंगल वायर जनरेटर (SWG) का विस्तार है, जहां एक पार्श्व संरेखित नैनोवायर को लचीले सब्सट्रेट पर एकीकृत किया जाता है। SWG बल्कि एक वैज्ञानिक विन्यास है जिसका उपयोग पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री की विद्युत ऊर्जा उत्पादन की क्षमता को सत्यापित करने के लिए किया जाता है और इसे विकास के प्रारंभिक चरण में व्यापक रूप से अपनाया जाता है।
LING सिंगल वायर जनरेटर (SWG) का विस्तार है, जहां एक पार्श्व संरेखित नैनोवायर को लचीले सब्सट्रेट पर एकीकृत किया जाता है। SWG बल्कि एक वैज्ञानिक विन्यास है जिसका उपयोग दाब-विद्युत सामग्री की विद्युत ऊर्जा उत्पादन की क्षमता को सत्यापित करने के लिए किया जाता है और इसे विकास के प्रारंभिक चरण में व्यापक रूप से अपनाया जाता है।


पूर्ण यांत्रिक संपर्क वाले VINGs के रूप में, LING AC विद्युत संकेत उत्पन्न करता है। आउटपुट वोल्टेज को एकल सब्सट्रेट पर श्रृंखला में जुड़े LING की एक सरणी का निर्माण करके बढ़ाया जा सकता है, जिससे आउटपुट वोल्टेज का रचनात्मक जोड़ होता है। इस तरह के विन्यास से बड़े पैमाने पर बिजली की सफाई के लिए LING का व्यावहारिक अनुप्रयोग हो सकता है, उदाहरण के लिए, हवा या समुद्र की लहरें।
पूर्ण यांत्रिक संपर्क वाले VINGs के रूप में, LING AC विद्युत संकेत उत्पन्न करता है। आउटपुट विद्युत दाब को एकल सब्सट्रेट पर श्रृंखला में जुड़े LING की एक सरणी का निर्माण करके बढ़ाया जा सकता है, जिससे आउटपुट विद्युत दाब का रचनात्मक जोड़ होता है। इस तरह के विन्यास से बड़े पैमाने पर बिजली की सफाई के लिए LING का व्यावहारिक अनुप्रयोग हो सकता है, उदाहरण के लिए, हवा या समुद्र की लहरें।


'''Nanocomposite Electrical Generators (NEG)'''. [[File:NEG.png|thumb|left|upright=1.5|विशिष्ट नैनोकम्पोजिट विद्युत जेनरेटर का योजनाबद्ध दृश्य]]NEG एक 3-आयामी विन्यास है जिसमें तीन मुख्य भाग होते हैं: धातु प्लेट इलेक्ट्रोड, लंबवत विकसित पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर और पॉलिमर मैट्रिक्स जो पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर के बीच में भरता है।
'''Nanocomposite Electrical Generators (NEG)'''. [[File:NEG.png|thumb|left|upright=1.5|विशिष्ट नैनोकम्पोजिट विद्युत जेनरेटर का योजनाबद्ध दृश्य]]NEG एक 3-आयामी विन्यास है जिसमें तीन मुख्य भाग होते हैं: धातु प्लेट इलेक्ट्रोड, लंबवत विकसित दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर और पॉलिमर मैट्रिक्स जो दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर के बीच में भरता है।


एनईजी मोमेनी एट अल द्वारा पेश किया गया था।<ref>{{Cite journal | last1 = Momeni | first1 = K.| last2 = Odegard | first2 = G. M. | last3 = Yassar | first3 = R. S. | doi = 10.1063/1.3517095 | title = पीजोइलेक्ट्रिक जिंक ऑक्साइड नैनोवायर्स पर आधारित नैनोकंपोजिट विद्युत जनरेटर| url = http://www.me.mtu.edu/~reza/index_files/JAPpiezo.pdf| journal = [[Journal of Applied Physics]] | volume = 108 | issue = 11 | pages = 114303–114303–7 | year = 2010 |bibcode = 2010JAP...108k4303M }}</ref> यह दिखाया गया था कि एनईजी की मूल नैनोजेनरेटर कॉन्फ़िगरेशन की तुलना में उच्च दक्षता है, जो एक एएफएम टिप द्वारा जेडएनओ नैनोवायर को मोड़ दिया जाएगा। यह भी दिखाया गया है कि यह उच्च स्थिरता वाला ऊर्जा स्रोत प्रदान करता है।
एनईजी मोमेनी एट अल द्वारा प्रस्तुत किया गया था।<ref>{{Cite journal | last1 = Momeni | first1 = K.| last2 = Odegard | first2 = G. M. | last3 = Yassar | first3 = R. S. | doi = 10.1063/1.3517095 | title = पीजोइलेक्ट्रिक जिंक ऑक्साइड नैनोवायर्स पर आधारित नैनोकंपोजिट विद्युत जनरेटर| url = http://www.me.mtu.edu/~reza/index_files/JAPpiezo.pdf| journal = [[Journal of Applied Physics]] | volume = 108 | issue = 11 | pages = 114303–114303–7 | year = 2010 |bibcode = 2010JAP...108k4303M }}</ref> यह दिखाया गया था कि एनईजी की मूलनैनो-जनित्र कॉन्फ़िगरेशन की तुलना में उच्च दक्षता है, जो एक एएफएम टिप द्वारा जेडएनओ नैनोवायर 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 कपड़े की तरह ज्यामितीय विन्यास का सुझाव दिया गया है। पीजोइलेक्ट्रिक नैनोवायर को इसकी रेडियल दिशा में दो माइक्रोफाइबर पर लंबवत रूप से उगाया जाता है, और उन्हें नैनोजेनरेटर बनाने के लिए घुमाया जाता है।<ref>{{Cite journal | last1 = Qin | first1 = Yong| last2 = Wang | first2 = Xudong| last3 = Wang | first3 = Zhong Lin| doi = 10.1038/nature06601 | title = Microfibre–nanowire hybrid structure for energy scavenging| url = http://nanoscience.gatech.edu/paper/2008/08_nat_1.pdf| journal = [[Nature (journal)|Nature]] | volume = 451 | issue = 7180 | pages = 809–813 | date = 14 February 2008| pmid =  18273015| bibcode = 2008Natur.451..809Q| s2cid = 4411796}}
अन्य प्रकार। 2008 में प्रोफेसर झोंग लिन वांग द्वारा कपड़े की तरह ज्यामितीय विन्यास का सुझाव दिया गया है। दाब-विद्युत नैनोवायर को इसकी रेडियल दिशा में दो माइक्रोफाइबर पर लंबवत रूप से उगाया जाता है, और उन्हेंनैनो-जनित्र बनाने के लिए घुमाया जाता है।<ref>{{Cite journal | last1 = Qin | first1 = Yong| last2 = Wang | first2 = Xudong| last3 = Wang | first3 = Zhong Lin| doi = 10.1038/nature06601 | title = Microfibre–nanowire hybrid structure for energy scavenging| url = http://nanoscience.gatech.edu/paper/2008/08_nat_1.pdf| journal = [[Nature (journal)|Nature]] | volume = 451 | issue = 7180 | pages = 809–813 | date = 14 February 2008| pmid =  18273015| bibcode = 2008Natur.451..809Q| s2cid = 4411796}}
* corrected in {{Cite journal | last1 = Qin | first1 = Yong| last2 = Wang | first2 = Xudong| last3 = Wang | first3 = Zhong Lin| doi = 10.1038/nature07628 | title = Microfibre–nanowire hybrid structure for energy scavenging | journal = [[Nature (journal)|Nature]] | volume = 457 | issue = 7227 | pages = 340 | date = 15 January 2009| bibcode = 2009Natur.457..340Q| doi-access = free }}</ref> माइक्रोफाइबर में से एक को धातु के साथ लेपित किया जाता है ताकि एक स्कूटी संपर्क बनाया जा सके, जो VINGs के काउंटर इलेक्ट्रोड के रूप में काम करता है। जैसे ही जंगम माइक्रोफाइबर को फैलाया जाता है, स्थिर माइक्रोफाइबर पर नैनोस्ट्रक्चर का विरूपण होता है, जिसके परिणामस्वरूप वोल्टेज उत्पन्न होता है। इसका कार्य सिद्धांत आंशिक यांत्रिक संपर्क वाले VINGs के समान है, इस प्रकार DC विद्युत संकेत उत्पन्न करता है।
* corrected in {{Cite journal | last1 = Qin | first1 = Yong| last2 = Wang | first2 = Xudong| last3 = Wang | first3 = Zhong Lin| doi = 10.1038/nature07628 | title = Microfibre–nanowire hybrid structure for energy scavenging | journal = [[Nature (journal)|Nature]] | volume = 457 | issue = 7227 | pages = 340 | date = 15 January 2009| bibcode = 2009Natur.457..340Q| doi-access = free }}</ref> माइक्रोफाइबर में से एक को धातु के साथ लेपित किया जाता है ताकि एक स्कूटी संपर्क बनाया जा सके, जो VINGs के काउंटर इलेक्ट्रोड के रूप में काम करता है। जैसे ही जंगम माइक्रोफाइबर को फैलाया जाता है, स्थिर माइक्रोफाइबर पर नैनोस्ट्रक्चर का विरूपण होता है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत दाब उत्पन्न होता है। इसका कार्य सिद्धांत आंशिक यांत्रिक संपर्क वाले VINGs के समान है, इस प्रकार DC विद्युत संकेत उत्पन्न करता है।


=== सामग्री ===
=== सामग्री ===


नैनोजेनरेटर के लिए अध्ययन किए गए विभिन्न पीजोइलेक्ट्रिक सामग्रियों में, कई शोधों को ZnO, [[CdS]] जैसे [[वर्टज़ाइट संरचना]] वाली सामग्रियों पर केंद्रित किया गया है।<ref name=CdS>{{Cite journal | last1 = Lin | first1 = Y.-F.| last2 = Song | first2 = J.| last3 = Ding | first3 = Y.| last4 = Lu | first4 = S.-Y.| last5 = Wang | first5 = Z. L.| title = सीडीएस नैनोवायरों का उपयोग करते हुए पीजोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर| url = http://www.nanoscience.gatech.edu/zlwang/paper/2008/08_APL_1.pdf| doi = 10.1063/1.2831901 | journal = [[Applied Physics Letters]] | volume = 92 | issue = 2 | pages = 022105 | date = 14 January 2008|bibcode = 2008ApPhL..92b2105L | hdl = 1853/27469}}</ref> और गाएन।<ref name=GaN>{{Cite journal | last1 = Huang | first1 = Chi-Te| last2 = Song | first2 = Jinhui| last3 = Lee | first3 = Wei-Fan| last4 = Ding | first4 = Yong| last5 = Gao | first5 = Zhiyuan| last6 = Hao | first6 = Yue| last7 = Chen | first7 = Lih-Juann| last8 = Wang | first8 = Zhong Lin| doi = 10.1021/ja909863a | title = उच्च-आउटपुट नैनोजेनरेटर्स के लिए GaN नैनोवायर व्यूह रचनाएँ| url = http://www.nanoscience.gatech.edu/zlwang/paper/2010/10_JACS_01.pdf| journal = [[Journal of the American Chemical Society]] | volume = 132 | issue = 13 | pages = 4766–4771 | date = 7 April 2010| pmid =  20218713}}</ref> इन सामग्रियों का सबसे बड़ा लाभ सुगम और लागत प्रभावी निर्माण तकनीक, जलतापीय संश्लेषण से उत्पन्न होता है। चूंकि [[हाइड्रोथर्मल संश्लेषण]] ऊर्ध्वाधर और क्रिस्टलीय विकास के अलावा 100 डिग्री सेल्सियस के नीचे कम तापमान वाले वातावरण में आयोजित किया जा सकता है, इसलिए इन सामग्रियों को पिघलने के तापमान जैसी भौतिक विशेषताओं के लिए कम चिंता के साथ विभिन्न सबस्ट्रेट्स में एकीकृत किया जा सकता है।
नैनो-जनित्र के लिए अध्ययन किए गए विभिन्न दाब-विद्युत सामग्रियों में, कई शोधों को ZnO, [[CdS]] जैसे [[वर्टज़ाइट संरचना]] वाली सामग्रियों पर केंद्रित किया गया है।<ref name=CdS>{{Cite journal | last1 = Lin | first1 = Y.-F.| last2 = Song | first2 = J.| last3 = Ding | first3 = Y.| last4 = Lu | first4 = S.-Y.| last5 = Wang | first5 = Z. L.| title = सीडीएस नैनोवायरों का उपयोग करते हुए पीजोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर| url = http://www.nanoscience.gatech.edu/zlwang/paper/2008/08_APL_1.pdf| doi = 10.1063/1.2831901 | journal = [[Applied Physics Letters]] | volume = 92 | issue = 2 | pages = 022105 | date = 14 January 2008|bibcode = 2008ApPhL..92b2105L | hdl = 1853/27469}}</ref> और गाएन।<ref name=GaN>{{Cite journal | last1 = Huang | first1 = Chi-Te| last2 = Song | first2 = Jinhui| last3 = Lee | first3 = Wei-Fan| last4 = Ding | first4 = Yong| last5 = Gao | first5 = Zhiyuan| last6 = Hao | first6 = Yue| last7 = Chen | first7 = Lih-Juann| last8 = Wang | first8 = Zhong Lin| doi = 10.1021/ja909863a | title = उच्च-आउटपुट नैनोजेनरेटर्स के लिए GaN नैनोवायर व्यूह रचनाएँ| url = http://www.nanoscience.gatech.edu/zlwang/paper/2010/10_JACS_01.pdf| journal = [[Journal of the American Chemical Society]] | volume = 132 | issue = 13 | pages = 4766–4771 | date = 7 April 2010| pmid =  20218713}}</ref> इन सामग्रियों का सबसे बड़ा लाभ सुगम और लागत प्रभावी निर्माण तकनीक, जलतापीय संश्लेषण से उत्पन्न होता है। चूंकि [[हाइड्रोथर्मल संश्लेषण]] ऊर्ध्वाधर और क्रिस्टलीय विकास के अलावा 100 डिग्री सेल्सियस के नीचे कम तापमान वाले वातावरण में आयोजित किया जा सकता है, इसलिए इन सामग्रियों को पिघलने के तापमान जैसी भौतिक विशेषताओं के लिए कम चिंता के साथ विभिन्न सबस्ट्रेट्स में एकीकृत किया जा सकता है।


अलग-अलग नैनोवायर की [[piezoelectricity]] को बढ़ाने के प्रयासों ने वुर्टजाइट संरचना पर आधारित अन्य पीजोइलेक्ट्रिक सामग्रियों के विकास का भी नेतृत्व किया। जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के प्रोफेसर झोंग लिन वांग ने पी-टाइप ZnO नैनोवायर पेश किया।<ref>{{Cite journal | last1 = Lu | first1 = M. P.| last2 = Song | first2 = J.| last3 = Lu | first3 = M. Y.| last4 = Chen | first4 = M. T.| last5 = Gao | first5 = Y.| last6 = Chen | first6 = L. J.| last7 = Wang | first7 = Z. L.| doi = 10.1021/nl900115y | title = पी-टाइप ZnO नैनोवायर एरे का उपयोग करके पीजोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर| url = http://nanoscience.gatech.edu/paper/2009/nano_lett_1223.pdf| journal = [[Nano Letters]] | volume = 9 | issue = 3 | pages = 1223–1227 | date=March 2009 | pmid =  19209870| bibcode = 2009NanoL...9.1223L}}</ref> एन-टाइप सेमीकंडक्टिव नैनोस्ट्रक्चर के विपरीत, पी-टाइप में मोबाइल कण एक छेद है, इस प्रकार स्कूटी व्यवहार एन-टाइप केस से उलट होता है; विद्युत संकेत नैनोस्ट्रक्चर के उस हिस्से से उत्पन्न होता है जहां छेद जमा होते हैं। यह प्रयोगात्मक रूप से साबित हुआ है कि पी-टाइप जेएनओ नैनोवायर एन-टाइप जेएनओ नैनोवायर के 10 गुना के करीब आउटपुट सिग्नल उत्पन्न कर सकता है।
अलग-अलग नैनोवायर की [[piezoelectricity]] को बढ़ाने के प्रयासों ने वुर्टजाइट संरचना पर आधारित अन्य दाब-विद्युत सामग्रियों के विकास का भी नेतृत्व किया। जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के प्रोफेसर झोंग लिन वांग ने पी-टाइप ZnO नैनोवायर प्रस्तुत किया।<ref>{{Cite journal | last1 = Lu | first1 = M. P.| last2 = Song | first2 = J.| last3 = Lu | first3 = M. Y.| last4 = Chen | first4 = M. T.| last5 = Gao | first5 = Y.| last6 = Chen | first6 = L. J.| last7 = Wang | first7 = Z. L.| doi = 10.1021/nl900115y | title = पी-टाइप ZnO नैनोवायर एरे का उपयोग करके पीजोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर| url = http://nanoscience.gatech.edu/paper/2009/nano_lett_1223.pdf| journal = [[Nano Letters]] | volume = 9 | issue = 3 | pages = 1223–1227 | date=March 2009 | pmid =  19209870| bibcode = 2009NanoL...9.1223L}}</ref> एन-टाइप सेमीकंडक्टिव नैनोस्ट्रक्चर के विपरीत, पी-टाइप में मोबाइल कण एक छेद है, इस प्रकार स्कूटी व्यवहार एन-टाइप केस से उलट होता है; विद्युत संकेत नैनोस्ट्रक्चर के उस हिस्से से उत्पन्न होता है जहां छेद जमा होते हैं। यह प्रयोगात्मक रूप से साबित हुआ है कि पी-टाइप जेएनओ नैनोवायर एन-टाइप जेएनओ नैनोवायर के 10 गुना के करीब आउटपुट सिग्नल उत्पन्न कर सकता है।


इस विचार से कि [[पेरोसाइट संरचना]] वाली सामग्री को वर्टज़ाइट संरचना, [[बेरियम टाइटेनेट]] (BaTiO) की तुलना में अधिक प्रभावी पीजोइलेक्ट्रिक विशेषता के लिए जाना जाता है।<sub>3</sub>) नैनोवायर का अध्ययन इलिनोइस विश्वविद्यालय के प्रोफेसर मिन-फेंग यू द्वारा उरबाना चैंपियन में भी किया गया है।<ref name=BaTiO3>{{Cite journal | last1 = Wang | first1 = Z. | last2 = Hu | first2 = J. | last3 = Suryavanshi | first3 = A. P. | last4 = Yum | first4 = K. | last5 = Yu | first5 = M. F. | title = Voltage Generation from Individual BaTiO<sub>3</sub> Nanowires under Periodic Tensile Mechanical Load | url = https://netfiles.uiuc.edu/mfyu/www/Documents/Publications/NL1-2007.pdf | archive-url = https://web.archive.org/web/20121219005606/https://netfiles.uiuc.edu/mfyu/www/Documents/Publications/NL1-2007.pdf | url-status = dead | archive-date = 2012-12-19 | doi = 10.1021/nl070814e | journal = [[Nano Letters]] | volume = 7 | issue = 10 | pages = 2966–2969 | date = October 2007 | pmid = 17894515 | bibcode = 2007NanoL...7.2966W }}</ref> आउटपुट सिग्नल एक समान ZnO नैनोवायर से 16 गुना अधिक पाया गया है।
इस विचार से कि [[पेरोसाइट संरचना]] वाली सामग्री को वर्टज़ाइट संरचना, [[बेरियम टाइटेनेट]] (BaTiO) की तुलना में अधिक प्रभावी दाब-विद्युत विशेषता के लिए जाना जाता है।<sub>3</sub>) नैनोवायर का अध्ययन इलिनोइस विश्वविद्यालय के प्रोफेसर मिन-फेंग यू द्वारा उरबाना चैंपियन में भी किया गया है।<ref name=BaTiO3>{{Cite journal | last1 = Wang | first1 = Z. | last2 = Hu | first2 = J. | last3 = Suryavanshi | first3 = A. P. | last4 = Yum | first4 = K. | last5 = Yu | first5 = M. F. | title = Voltage Generation from Individual BaTiO<sub>3</sub> Nanowires under Periodic Tensile Mechanical Load | url = https://netfiles.uiuc.edu/mfyu/www/Documents/Publications/NL1-2007.pdf | archive-url = https://web.archive.org/web/20121219005606/https://netfiles.uiuc.edu/mfyu/www/Documents/Publications/NL1-2007.pdf | url-status = dead | archive-date = 2012-12-19 | doi = 10.1021/nl070814e | journal = [[Nano Letters]] | volume = 7 | issue = 10 | pages = 2966–2969 | date = October 2007 | pmid = 17894515 | bibcode = 2007NanoL...7.2966W }}</ref> आउटपुट सिग्नल एक समान ZnO नैनोवायर से 16 गुना अधिक पाया गया है।


कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के प्रोफेसर लिवेई लिन ने सुझाव दिया है कि नैनोजेनरेटर बनाने के लिए [[पोलीविनीलीडेंस फ्लोराइड]] का भी उपयोग किया जा सकता है।<ref name=PVDF>{{Cite journal | last1 = Chang | first1 = Chieh| last2 = Tran | first2 = Van H. | last3 = Wang | first3 = Junbo| last4 = Fuh | first4 = Yiin-Kuen| last5 = Lin | first5 = Liwei| title = उच्च ऊर्जा रूपांतरण दक्षता के साथ डायरेक्ट-राइट पीजोइलेक्ट्रिक पॉलीमेरिक नैनोजेनरेटर| url = http://www-bsac.eecs.berkeley.edu/publications/search/send_publication_pdf2client.php?pubID=1263244614| doi = 10.1021/nl9040719 | journal = [[Nano Letters]] | volume = 10 | issue = 2 | pages = 726–731 | date = 10 February 2010| pmid =  20099876| bibcode = 2010NanoL..10..726C}}</ref> एक बहुलक होने के नाते, पीवीडीएफ अपने निर्माण के लिए निकट-क्षेत्र इलेक्ट्रोस्पिनिंग का उपयोग करता है, जो कि अन्य सामग्रियों की तुलना में एक अलग तकनीक है। प्रक्रिया को नियंत्रित करने वाले सब्सट्रेट पर [[नैनोफाइबर]] को सीधे लिखा जा सकता है, और इस तकनीक के नैनोफाइबर पर आधारित स्व-संचालित कपड़ा बनाने के लिए लागू होने की उम्मीद है। SUTD के शोधकर्ताओं ने अल्ट्रा-लॉन्ग पोटैशियम नियोबेट (KNbO<sub>3</sub>) नैनोफाइबर एक सोल-जेल असिस्टेड फार-फील्ड इलेक्ट्रोसपिनिंग प्रक्रिया का उपयोग करते हैं<ref>{{Cite journal|last1=Ganeshkumar|first1=Rajasekaran|last2=Sopiha|first2=Kostiantyn V|last3=Wu|first3=Ping|last4=Cheah|first4=Chin Wei|last5=Zhao|first5=Rong|date=2016-08-30|title=Ferroelectric KNbO3nanofibers: synthesis, characterization and their application as a humidity nanosensor|journal=Nanotechnology|volume=27|issue=39|pages=395607|doi=10.1088/0957-4484/27/39/395607|pmid=27573538|bibcode=2016Nanot..27M5607G|s2cid=21372941 |issn=0957-4484}}</ref> और एक उच्च आउटपुट वोल्टेज लचीला नैनोजेनरेटर विकसित करने के लिए उनका उपयोग किया।<ref name="ReferenceA">{{Cite journal|doi=10.1063/1.4992786|title = A high output voltage flexible piezoelectric nanogenerator using porous lead-free KNbO3 nanofibers|journal = Applied Physics Letters|volume = 111|pages = 013905|year = 2017|last1 = Ganeshkumar|first1 = Rajasekaran|last2 = Cheah|first2 = Chin Wei|last3 = Xu|first3 = Ruize|last4 = Kim|first4 = Sang-Gook|last5 = Zhao|first5 = Rong|issue = 1|bibcode = 2017ApPhL.111a3905G}}</ref>
कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के प्रोफेसर लिवेई लिन ने सुझाव दिया है किनैनो-जनित्र बनाने के लिए [[पोलीविनीलीडेंस फ्लोराइड]] का भी उपयोग किया जा सकता है।<ref name=PVDF>{{Cite journal | last1 = Chang | first1 = Chieh| last2 = Tran | first2 = Van H. | last3 = Wang | first3 = Junbo| last4 = Fuh | first4 = Yiin-Kuen| last5 = Lin | first5 = Liwei| title = उच्च ऊर्जा रूपांतरण दक्षता के साथ डायरेक्ट-राइट पीजोइलेक्ट्रिक पॉलीमेरिक नैनोजेनरेटर| url = http://www-bsac.eecs.berkeley.edu/publications/search/send_publication_pdf2client.php?pubID=1263244614| doi = 10.1021/nl9040719 | journal = [[Nano Letters]] | volume = 10 | issue = 2 | pages = 726–731 | date = 10 February 2010| pmid =  20099876| bibcode = 2010NanoL..10..726C}}</ref> एक बहुलक होने के नाते, पीवीडीएफ अपने निर्माण के लिए निकट-क्षेत्र इलेक्ट्रोस्पिनिंग का उपयोग करता है, जो कि अन्य सामग्रियों की तुलना में एक अलग तकनीक है। प्रक्रिया को नियंत्रित करने वाले सब्सट्रेट पर [[नैनोफाइबर]] को सीधे लिखा जा सकता है, और इस तकनीक के नैनोफाइबर पर आधारित स्व-संचालित कपड़ा बनाने के लिए प्रयुक्त होने की उपेक्षा है। SUTD के शोधकर्ताओं ने अल्ट्रा-लॉन्ग पोटैशियम नियोबेट (KNbO<sub>3</sub>) नैनोफाइबर एक सोल-जेल असिस्टेड फार-फील्ड इलेक्ट्रोसपिनिंग प्रक्रिया का उपयोग करते हैं<ref>{{Cite journal|last1=Ganeshkumar|first1=Rajasekaran|last2=Sopiha|first2=Kostiantyn V|last3=Wu|first3=Ping|last4=Cheah|first4=Chin Wei|last5=Zhao|first5=Rong|date=2016-08-30|title=Ferroelectric KNbO3nanofibers: synthesis, characterization and their application as a humidity nanosensor|journal=Nanotechnology|volume=27|issue=39|pages=395607|doi=10.1088/0957-4484/27/39/395607|pmid=27573538|bibcode=2016Nanot..27M5607G|s2cid=21372941 |issn=0957-4484}}</ref> और एक उच्च आउटपुट विद्युत दाब लचीलानैनो-जनित्र विकसित करने के लिए उनका उपयोग किया।<ref name="ReferenceA">{{Cite journal|doi=10.1063/1.4992786|title = A high output voltage flexible piezoelectric nanogenerator using porous lead-free KNbO3 nanofibers|journal = Applied Physics Letters|volume = 111|pages = 013905|year = 2017|last1 = Ganeshkumar|first1 = Rajasekaran|last2 = Cheah|first2 = Chin Wei|last3 = Xu|first3 = Ruize|last4 = Kim|first4 = Sang-Gook|last5 = Zhao|first5 = Rong|issue = 1|bibcode = 2017ApPhL.111a3905G}}</ref>
यह ध्यान में रखते हुए कि पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक एक पीजोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर के समग्र प्रदर्शन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, उपकरण दक्षता में सुधार के लिए एक और शोध दिशा बड़ी पीजोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया की नई सामग्री खोजना है। लीड मैग्नीशियम निओबेट-लेड टाइटेनेट (पीएमएन-पीटी) एक अगली पीढ़ी की पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री है जिसमें सुपर उच्च पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक होता है जब आदर्श संरचना और अभिविन्यास प्राप्त होता है। 2012 में, बहुत उच्च पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक वाले पीएमएन-पीटी नैनोवायरों को हाइड्रो-थर्मल दृष्टिकोण द्वारा निर्मित किया गया था<ref>{{Cite journal|last1=Xu|first1=Shiyou|last2=Poirier|first2=Gerald|last3=Yao|first3=Nan |date=2012-05-09|title=बहुत उच्च पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक वाले पीएमएन-पीटी नैनोवायर|journal=Nano Letters|volume=12|issue=5| pages=2238–2242|doi=10.1021/nl204334x|pmid=22494473|issn=1530-6984|bibcode=2012NanoL..12.2238X}}</ref> और फिर एक ऊर्जा-संचय उपकरण में इकट्ठा किया गया।<ref>{{Cite journal|last1=Xu|first1=Shiyou|last2=Yeh|first2=Yao-wen|last3=Poirier|first3=Gerald| last4=McAlpine|first4=Michael C.|last5=Register|first5=Richard A.|last6=Yao|first6=Nan| date=2013-06-12|title=Flexible Piezoelectric PMN–PT Nanowire-Based Nanocomposite and Device|journal=Nano Letters|volume=13|issue=6|pages=2393–2398| doi=10.1021/nl400169t|issn=1530-6984|pmid=23634729|bibcode=2013NanoL..13.2393X|s2cid=5734138|url=https://semanticscholar.org/paper/5d99bf1d80e426c4c0fd99b10257b5070afe3142}}</ref> एकल-क्रिस्टल PMN-PT नैनोबेल्ट के निर्माण से रिकॉर्ड-उच्च पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक में और सुधार हुआ,<ref>{{Cite journal|last1=Wu|first1=Fan| last2=Cai|first2=Wei |last3=Yeh|first3=Yao-Wen|last4=Xu|first4=Shiyou|last5=Yao|first5=Nan| date=2016-03-01|title=सिंगल-क्रिस्टल पीएमएन-पीटी नैनोबेल्ट पर आधारित एनर्जी स्कैवेंजिंग|journal=Scientific Reports|language=en|volume=6|doi=10.1038/srep22513| issn=2045-2322| pmc=4772540|pmid=26928788|pages=22513|bibcode=2016NatSR...622513W}}</ref> जिसे तब पीजोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर के लिए आवश्यक बिल्डिंग ब्लॉक के रूप में इस्तेमाल किया गया था।
यह ध्यान में रखते हुए कि दाब-विद्युत स्थिरांक एक पीजोइलेक्ट्रिकनैनो-जनित्र के समग्र प्रदर्शन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, उपकरण दक्षता में सुधार के लिए एक और शोध दिशा बड़ी दाब-विद्युत प्रतिक्रिया की नई सामग्री खोजना है। लीड मैग्नीशियम निओबेट-लेड टाइटेनेट (पीएमएन-पीटी) एक अगली पीढ़ी की दाब-विद्युत सामग्री है जिसमें सुपर उच्च दाब-विद्युत स्थिरांक होता है जब आदर्श संरचना और अभिविन्यास प्राप्त होता है। 2012 में, बहुत उच्च दाब-विद्युत स्थिरांक वाले पीएमएन-पीटी नैनोवायरों को हाइड्रो-थर्मल दृष्टिकोण द्वारा निर्मित किया गया था<ref>{{Cite journal|last1=Xu|first1=Shiyou|last2=Poirier|first2=Gerald|last3=Yao|first3=Nan |date=2012-05-09|title=बहुत उच्च पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक वाले पीएमएन-पीटी नैनोवायर|journal=Nano Letters|volume=12|issue=5| pages=2238–2242|doi=10.1021/nl204334x|pmid=22494473|issn=1530-6984|bibcode=2012NanoL..12.2238X}}</ref> और फिर एक ऊर्जा-संचय उपकरण में इकट्ठा किया गया।<ref>{{Cite journal|last1=Xu|first1=Shiyou|last2=Yeh|first2=Yao-wen|last3=Poirier|first3=Gerald| last4=McAlpine|first4=Michael C.|last5=Register|first5=Richard A.|last6=Yao|first6=Nan| date=2013-06-12|title=Flexible Piezoelectric PMN–PT Nanowire-Based Nanocomposite and Device|journal=Nano Letters|volume=13|issue=6|pages=2393–2398| doi=10.1021/nl400169t|issn=1530-6984|pmid=23634729|bibcode=2013NanoL..13.2393X|s2cid=5734138|url=https://semanticscholar.org/paper/5d99bf1d80e426c4c0fd99b10257b5070afe3142}}</ref> एकल-क्रिस्टल PMN-PT नैनोबेल्ट के निर्माण से रिकॉर्ड-उच्च दाब-विद्युत स्थिरांक में और सुधार हुआ,<ref>{{Cite journal|last1=Wu|first1=Fan| last2=Cai|first2=Wei |last3=Yeh|first3=Yao-Wen|last4=Xu|first4=Shiyou|last5=Yao|first5=Nan| date=2016-03-01|title=सिंगल-क्रिस्टल पीएमएन-पीटी नैनोबेल्ट पर आधारित एनर्जी स्कैवेंजिंग|journal=Scientific Reports|language=en|volume=6|doi=10.1038/srep22513| issn=2045-2322| pmc=4772540|pmid=26928788|pages=22513|bibcode=2016NatSR...622513W}}</ref> जिसे तब पीजोइलेक्ट्रिकनैनो-जनित्र के लिए आवश्यक बिल्डिंग ब्लॉक के रूप में इस्तेमाल किया गया था।


2010 तक रिपोर्ट की गई सामग्रियों की तुलना निम्न तालिका में दी गई है।
2010 तक रिपोर्ट की गई सामग्रियों की तुलना निम्न तालिका में दी गई है।
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=== अनुप्रयोग ===
=== अनुप्रयोग ===


नैनोजेनरेटर को विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए लागू किए जाने की उम्मीद है जहां आवधिक गतिज ऊर्जा मौजूद है, जैसे कि बड़े पैमाने पर हवा और समुद्र की लहरें दिल की धड़कन से मांसपेशियों की गति या छोटे पैमाने पर फेफड़ों की साँस लेना। आगे संभव अनुप्रयोग इस प्रकार हैं।
नैनो-जनित्र को विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए प्रयुक्त किए जाने की उपेक्षा है जहां आवधिक गतिज ऊर्जा मौजूद है, जैसे कि बड़े पैमाने पर हवा और समुद्र की लहरें दिल की धड़कन से मांसपेशियों की गति या छोटे पैमाने पर फेफड़ों की साँस लेना। आगे संभव अनुप्रयोग इस प्रकार हैं।


स्व-संचालित नैनो/सूक्ष्म उपकरण। नैनोजेनरेटर 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 खपत करता है जहां गतिज ऊर्जा की निरंतर आपूर्ति की जाती है। उदाहरण के तौर पर प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह द्वारा 2010 में सेंसर पर 20 ~ 40 mV के आउटपुट वोल्टेज के साथ स्व-संचालित पीएच या यूवी सेंसर एकीकृत VING द्वारा पेश किया गया है।
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 खपत करता है जहां गतिज ऊर्जा की निरंतर आपूर्ति की जाती है। उदाहरण के तौर पर प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह द्वारा 2010 में सेंसर पर 20 ~ 40 mV के आउटपुट विद्युत दाब के साथ स्व-संचालित पीएच या यूवी सेंसर एकीकृत VING 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। नैनोजेनरेटर को अन्य प्रकार के ऊर्जा संचयन उपकरणों, जैसे कि [[सौर सेल]] या जैव रासायनिक ऊर्जा हारवेस्टर के साथ जोड़कर सफलता की मांग की जा रही है।<ref>{{Cite journal | last1 = Xu | first1 = Chen | last2 = Wang | first2 = Xudong | last3 = Wang | first3 = Zhong Lin | doi = 10.1021/ja810158x | title = समवर्ती सौर और यांत्रिक ऊर्जा के लिए नैनोवायर स्ट्रक्चर्ड हाइब्रिड सेल| url = http://finechem.dlut.edu.cn/matingli/pdf/Xu-2009-Nanowire%20Structured.pdf | journal = [[Journal of the American Chemical Society]] | volume = 131 | issue = 16 | pages = 5866–5872 | date = 29 April 2009 | pmid = 19338339 | s2cid = 40091940 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20160303180620/http://finechem.dlut.edu.cn/matingli/pdf/Xu-2009-Nanowire%20Structured.pdf | archive-date = 3 March 2016 }}</ref><ref>{{Cite journal | last1 = Hansen | first1 = Benjamin J.| last2 = Liu | first2 = Ying| last3 = Yang | first3 = Rusen| last4 = Wang | first4 = Zhong Lin| title = समवर्ती हार्वेस्टिंग बायोमैकेनिकल और बायोकेमिकल एनर्जी के लिए हाइब्रिड नैनोजेनरेटर| url = http://nanoscience.gatech.edu/paper/2010/10_ACSN_02.pdf| doi = 10.1021/nn100845b | journal = [[ACS Nano]] | volume = 4 | issue = 7 | pages = 3647–3652 | date = 27 July 2010| pmid =  20507155| citeseerx = 10.1.1.600.6928}}</ref> इस दृष्टिकोण से उस एप्लिकेशन के लिए उपयुक्त ऊर्जा स्रोत के विकास में योगदान की उम्मीद है जहां स्वतंत्र संचालन महत्वपूर्ण है, जैसे कि [[स्मार्टडस्ट]]।
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 हारवेस्टर के साथ जोड़कर सफलता की मांग की जा रही है।<ref>{{Cite journal | last1 = Xu | first1 = Chen | last2 = Wang | first2 = Xudong | last3 = Wang | first3 = Zhong Lin | doi = 10.1021/ja810158x | title = समवर्ती सौर और यांत्रिक ऊर्जा के लिए नैनोवायर स्ट्रक्चर्ड हाइब्रिड सेल| url = http://finechem.dlut.edu.cn/matingli/pdf/Xu-2009-Nanowire%20Structured.pdf | journal = [[Journal of the American Chemical Society]] | volume = 131 | issue = 16 | pages = 5866–5872 | date = 29 April 2009 | pmid = 19338339 | s2cid = 40091940 | url-status = dead | archive-url = https://web.archive.org/web/20160303180620/http://finechem.dlut.edu.cn/matingli/pdf/Xu-2009-Nanowire%20Structured.pdf | archive-date = 3 March 2016 }}</ref><ref>{{Cite journal | last1 = Hansen | first1 = Benjamin J.| last2 = Liu | first2 = Ying| last3 = Yang | first3 = Rusen| last4 = Wang | first4 = Zhong Lin| title = समवर्ती हार्वेस्टिंग बायोमैकेनिकल और बायोकेमिकल एनर्जी के लिए हाइब्रिड नैनोजेनरेटर| url = http://nanoscience.gatech.edu/paper/2010/10_ACSN_02.pdf| doi = 10.1021/nn100845b | journal = [[ACS Nano]] | volume = 4 | issue = 7 | pages = 3647–3652 | date = 27 July 2010| pmid =  20507155| citeseerx = 10.1.1.600.6928}}</ref> इस दृष्टिकोण से उस एप्लिकेशन के लिए उपयुक्त ऊर्जा स्रोत के विकास में योगदान की उपेक्षा है जहां स्वतंत्र संचालन महत्वपूर्ण है, जैसे कि [[स्मार्टडस्ट]]।


[[स्मार्ट पहनने योग्य सिस्टम]]। पीजोइलेक्ट्रिक फाइबर के साथ वस्त्रों से एकीकृत या निर्मित संगठन नैनोजेनरेटर के व्यवहार्य अनुप्रयोगों में से एक है। मानव शरीर से गतिज ऊर्जा को पीजोइलेक्ट्रिक फाइबर के माध्यम से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, और इसे संभवतः स्मार्ट पहनने योग्य सिस्टम से जुड़ी स्वास्थ्य-निगरानी प्रणाली जैसे पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की आपूर्ति के लिए लागू किया जा सकता है। VING जैसे नैनोजेनरेटर को मानव शरीर के चलने की गति को नियोजित करने वाले जूते में भी आसानी से एकीकृत किया जा सकता है।
[[स्मार्ट पहनने योग्य सिस्टम|स्मार्ट पहनने योग्य प्रणाली]]। दाब-विद्युत फाइबर के साथ वस्त्रों से एकीकृत या निर्मित संगठननैनो-जनित्र के व्यवहार्य अनुप्रयोगों में से एक है। मानव शरीर से गतिज ऊर्जा को दाब-विद्युत फाइबर के माध्यम से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, और इसे संभवतः स्मार्ट पहनने योग्य प्रणाली से जुड़ी स्वास्थ्य-निगरानी प्रणाली जैसे पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की आपूर्ति के लिए प्रयुक्त किया जा सकता है। VING जैसेनैनो-जनित्र को मानव शरीर के चलने की गति को नियोजित करने वाले जूते में भी आसानी से एकीकृत किया जा सकता है।


एक अन्य समान अनुप्रयोग एक शक्ति पैदा करने वाली कृत्रिम त्वचा है। प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह ने दौड़ते हम्सटर से जुड़े लचीले एसडब्ल्यूजी से 100 एमवी तक का एसी वोल्टेज उत्पन्न करके संभावना दिखाई है।<ref>{{Cite journal | last1 = Yang | first1 = R.| last2 = Qin | first2 = Y.| last3 = Li | first3 = C.| last4 = Zhu | first4 = G.| last5 = Wang | first5 = Z. L.| title = मसल-मूवमेंट-ड्रिवन नैनोजेनरेटर द्वारा बायोमैकेनिकल एनर्जी को इलेक्ट्रिसिटी में बदलना| url = http://nanoscience.gatech.edu/paper/2009/nano_lett_1201.pdf| doi = 10.1021/nl803904b | journal = [[Nano Letters]] | volume = 9 | issue = 3 | pages = 1201–1205 | date=March 2009 | pmid =  19203203| bibcode = 2009NanoL...9.1201Y}}</ref>
एक अन्य समान अनुप्रयोग एक शक्ति पैदा करने वाली कृत्रिम त्वचा है। प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह ने दौड़ते हम्सटर से जुड़े लचीले एसडब्ल्यूजी से 100 एमवी तक का एसी विद्युत दाब उत्पन्न करके संभावना दिखाई है।<ref>{{Cite journal | last1 = Yang | first1 = R.| last2 = Qin | first2 = Y.| last3 = Li | first3 = C.| last4 = Zhu | first4 = G.| last5 = Wang | first5 = Z. L.| title = मसल-मूवमेंट-ड्रिवन नैनोजेनरेटर द्वारा बायोमैकेनिकल एनर्जी को इलेक्ट्रिसिटी में बदलना| url = http://nanoscience.gatech.edu/paper/2009/nano_lett_1201.pdf| doi = 10.1021/nl803904b | journal = [[Nano Letters]] | volume = 9 | issue = 3 | pages = 1201–1205 | date=March 2009 | pmid =  19203203| bibcode = 2009NanoL...9.1201Y}}</ref>
पारदर्शी और लचीले उपकरण। कुछ पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर को विभिन्न प्रकार के सबस्ट्रेट्स में बनाया जा सकता है, जैसे लचीला और पारदर्शी कार्बनिक सब्सट्रेट। SKKU (प्रोफेसर सांग-वू किम का समूह) और SAIT (डॉ. जे-यंग चोई का समूह) के अनुसंधान समूहों ने पारदर्शी और लचीला नैनोजेनरेटर विकसित किया है जिसका उपयोग संभवतः स्व-संचालित स्पर्श संवेदक के लिए किया जा सकता है और अनुमान लगाया गया है कि विकास को बढ़ाया जा सकता है। ऊर्जा-कुशल टच स्क्रीन उपकरणों के लिए। इंडियम-टिन-ऑक्साइड ([[इंडियम टिन ऑक्साइड]]) इलेक्ट्रोड को [[ग्राफीन]] परत के साथ प्रतिस्थापित करके डिवाइस की पारदर्शिता और लागत-प्रभावशीलता को बढ़ाने के लिए उनके शोध फोकस को बढ़ाया जा रहा है।<ref>{{Cite journal | last1 = Choi | first1 = Dukhyun| last2 = Choi | first2 = Min-Yeol| last3 = Choi | first3 = Won Mook | last4 = Shin | first4 = Hyeon-Jin| last5 = Park | first5 = Hyun-Kyu| last6 = Seo | first6 = Ju-Seok| last7 = Park | first7 = Jongbong| last8 = Yoon | first8 = Seon-Mi| last9 = Chae | first9 = Seung Jin| last10 = Lee | first10 = Young Hee| last11 = Kim | first11 = Sang-Woo| last12 = Choi | first12 = Jae-Young| last13 = Lee | first13 = Sang Yoon| last14 = Kim | first14 = Jong Min| doi = 10.1002/adma.200903815 | title = ग्राफीन इलेक्ट्रोड पर आधारित पूरी तरह से रोल करने योग्य पारदर्शी नैनोजेनरेटर| journal = [[Advanced Materials]] | volume = 22 | issue = 19 | pages = 2187–2192 | date = 18 May 2010| pmid =  20376853| bibcode = 2010AdM....22.2187C| s2cid = 31674433| url = https://semanticscholar.org/paper/2ba7ebe9aa621219ef5a192af3719713eafcad56}}</ref>
पारदर्शी और लचीले उपकरण। कुछ दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर को विभिन्न प्रकार के सबस्ट्रेट्स में बनाया जा सकता है, जैसे लचीला और पारदर्शी कार्बनिक सब्सट्रेट। SKKU (प्रोफेसर सांग-वू किम का समूह) और SAIT (डॉ. जे-यंग चोई का समूह) के अनुसंधान समूहों ने पारदर्शी और लचीलानैनो-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 बढ़ाया जा सकता है। ऊर्जा-कुशल टच स्क्रीन उपकरणों के लिए। इंडियम-टिन-ऑक्साइड ([[इंडियम टिन ऑक्साइड]]) इलेक्ट्रोड को [[ग्राफीन]] परत के साथ प्रतिस्थापित करके डिवाइस की पारदर्शिता और लागत-प्रभावशीलता को बढ़ाने के लिए उनके शोध फोकस को बढ़ाया जा रहा है।<ref>{{Cite journal | last1 = Choi | first1 = Dukhyun| last2 = Choi | first2 = Min-Yeol| last3 = Choi | first3 = Won Mook | last4 = Shin | first4 = Hyeon-Jin| last5 = Park | first5 = Hyun-Kyu| last6 = Seo | first6 = Ju-Seok| last7 = Park | first7 = Jongbong| last8 = Yoon | first8 = Seon-Mi| last9 = Chae | first9 = Seung Jin| last10 = Lee | first10 = Young Hee| last11 = Kim | first11 = Sang-Woo| last12 = Choi | first12 = Jae-Young| last13 = Lee | first13 = Sang Yoon| last14 = Kim | first14 = Jong Min| doi = 10.1002/adma.200903815 | title = ग्राफीन इलेक्ट्रोड पर आधारित पूरी तरह से रोल करने योग्य पारदर्शी नैनोजेनरेटर| journal = [[Advanced Materials]] | volume = 22 | issue = 19 | pages = 2187–2192 | date = 18 May 2010| pmid =  20376853| bibcode = 2010AdM....22.2187C| s2cid = 31674433| url = https://semanticscholar.org/paper/2ba7ebe9aa621219ef5a192af3719713eafcad56}}</ref>
इम्प्लांटेबल टेलीमेट्रिक एनर्जी रिसीवर। ZnO नैनोवायर पर आधारित नैनोजेनरेटर को इम्प्लांटेबल उपकरणों के लिए लागू किया जा सकता है क्योंकि ZnO न केवल जैव-संगत है बल्कि कार्बनिक सब्सट्रेट पर भी संश्लेषित किया जा सकता है, जो नैनोजेनरेटर को समग्र रूप से जैव-संगत प्रदान करता है। नैनोजेनरेटर के साथ एकीकृत इम्प्लांटेबल डिवाइस को मानव शरीर के बाहर बाहरी अल्ट्रासोनिक कंपन प्राप्त करके संचालित किया जा सकता है, जिसे पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर द्वारा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।
इम्प्लांटेबल टेलीमेट्रिक एनर्जी रिसीवर। ZnO नैनोवायर पर आधारितनैनो-जनित्र को इम्प्लांटेबल उपकरणों के लिए प्रयुक्त किया जा सकता है क्योंकि ZnO न केवल जैव-संगत है बल्कि कार्बनिक सब्सट्रेट पर भी संश्लेषित किया जा सकता है, जोनैनो-जनित्र को समग्र रूप से जैव-संगत प्रदान करता है।नैनो-जनित्र के साथ एकीकृत इम्प्लांटेबल डिवाइस को मानव शरीर के बाहर बाहरी अल्ट्रासोनिक कंपन प्राप्त करके संचालित किया जा सकता है, जिसे दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर द्वारा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।


== ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर ==
== घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र ==
{{copypaste|url=https://www.slideshare.net/MDNAWAZ3/nano-generators-by-tanveer-ahmed-ganganalli-seminar-report|date=April 2019}}
{{copypaste|url=https://www.slideshare.net/MDNAWAZ3/nano-generators-by-tanveer-ahmed-ganganalli-seminar-report|date=April 2019}}


=== सिंहावलोकन ===
=== सिंहावलोकन ===
फ़ाइल: 12 महीनों के भीतर ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स के आउटपुट पावर घनत्व में हुई प्रगति पर एक सारांश..tif|thumb|upright=2|12 महीनों के भीतर ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स के आउटपुट पावर घनत्व में हुई प्रगति का सारांश।
फ़ाइल: 12 महीनों के भीतर घर्षण-विद्युत  नैनोजेनरेटर्स के आउटपुट पावर घनत्व में हुई प्रगति पर एक सारांश..tif|thumb|upright=2|12 महीनों के भीतर घर्षण-विद्युत  नैनोजेनरेटर्स के आउटपुट पावर घनत्व में हुई प्रगति का सारांश।


एक ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर एक ऊर्जा संचयन उपकरण है जो बाहरी यांत्रिक ऊर्जा को [[ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव]] और [[इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण]] के संयोजन से बिजली में परिवर्तित करता है। इस नए प्रकार के नैनोजेनरेटर का प्रदर्शन पहली बार 2012 के वर्ष में जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह में किया गया था।<ref name="Fan2012">{{Cite journal | last1 = Fan | first1 = F. R. | last2 = Tian | first2 = Z. Q. | last3 = Lin Wang | first3 = Z. | doi = 10.1016/j.nanoen.2012.01.004 | title = लचीले ट्राइबोइलेक्ट्रिक जनरेटर| journal = Nano Energy | volume = 1 | issue = 2 | pages = 328–334 | year = 2012 }}</ref> इस बिजली उत्पादन इकाई के लिए, आंतरिक सर्किट में, दो पतली कार्बनिक / अकार्बनिक फिल्मों के बीच आवेश हस्तांतरण के कारण ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव द्वारा एक क्षमता पैदा की जाती है जो विपरीत त्रिकोणीय-ध्रुवीयता प्रदर्शित करती है; बाहरी सर्किट में, इलेक्ट्रॉनों को क्षमता को संतुलित करने के लिए फिल्मों के पीछे की तरफ संलग्न दो इलेक्ट्रोड के बीच प्रवाहित किया जाता है। चूंकि टीईएनजी के लिए सबसे उपयोगी सामग्री कार्बनिक हैं, इसे कार्बनिक नैनोजेनरेटर भी कहा जाता है, जो यांत्रिक ऊर्जा की कटाई के लिए जैविक सामग्री का उपयोग करने वाला पहला है।
एक घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र एक ऊर्जा संचयन उपकरण है जो बाहरी यांत्रिक ऊर्जा को [[ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव|घर्षण-विद्युत  प्रभाव]] और [[इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण]] के संयोजन से बिजली में परिवर्तित करता है। इस नए प्रकार केनैनो-जनित्र का प्रदर्शन पहली बार 2012 के वर्ष में जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह में किया गया था।<ref name="Fan2012">{{Cite journal | last1 = Fan | first1 = F. R. | last2 = Tian | first2 = Z. Q. | last3 = Lin Wang | first3 = Z. | doi = 10.1016/j.nanoen.2012.01.004 | title = लचीले ट्राइबोइलेक्ट्रिक जनरेटर| journal = Nano Energy | volume = 1 | issue = 2 | pages = 328–334 | year = 2012 }}</ref> इस बिजली उत्पादन इकाई के लिए, आंतरिक परिपथ में, दो पतली कार्बनिक / अकार्बनिक फिल्मों के बीच आवेश हस्तांतरण के कारण घर्षण-विद्युत  प्रभाव द्वारा एक क्षमता पैदा की जाती है जो विपरीत त्रिकोणीय-ध्रुवीयता प्रदर्शित करती है; बाहरी परिपथ में, इलेक्ट्रॉनों को क्षमता को संतुलित करने के लिए फिल्मों के पीछे की तरफ संलग्न दो इलेक्ट्रोड के बीच प्रवाहित किया जाता है। चूंकि टीईएनजी के लिए सबसे उपयोगी सामग्री कार्बनिक हैं, इसे कार्बनिकनैनो-जनित्र भी कहा जाता है, जो यांत्रिक ऊर्जा की कटाई के लिए जैविक सामग्री का उपयोग करने वाला पहला है।


जनवरी 2012 में टीईएनजी की पहली रिपोर्ट के बाद से, टीईएनजी की आउटपुट पावर घनत्व 12 महीनों के भीतर परिमाण के पांच आदेशों में सुधार हुआ है। क्षेत्र का बिजली घनत्व 313 W / m तक पहुँच जाता है<sup>2</sup>, आयतन घनत्व 490 kW/m तक पहुँच जाता है<sup>3</sup>, और रूपांतरण क्षमता ~60%<ref name=wang2013/>–72%<ref name=xiong2015>{{Cite journal | last1 = Xiong | first1 = Pu | title = ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स के स्पंदित आउटपुट करंट के साथ ली-आयन बैटरियों की कुशल चार्जिंग| doi = 10.1002/advs.201500255 <!-- CC4 license--> | journal = Advanced Science | pages = 1500255| date=25 September 2015 | pmid =  27774382| pmc =5054865 | volume=3| issue = 1 }}</ref> प्रदर्शित किया गया है। अभूतपूर्व उत्पादन प्रदर्शन के अलावा, इस नई ऊर्जा प्रौद्योगिकी के कई अन्य फायदे भी हैं, जैसे विनिर्माण और निर्माण में कम लागत, उत्कृष्ट मजबूती और विश्वसनीयता, और पर्यावरण मित्रता। ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर का उपयोग सभी प्रकार की यांत्रिक ऊर्जा को प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है जो उपलब्ध है लेकिन हमारे दैनिक जीवन में बर्बाद हो जाती है, जैसे कि मानव गति, चलना, कंपन, यांत्रिक ट्रिगरिंग, घूर्णन टायर, हवा, बहता पानी और बहुत कुछ।<ref name=wang2013>{{Cite journal | last1 = Wang | first1 = Z. L. | title = स्व-संचालित प्रणालियों के लिए नई ऊर्जा प्रौद्योगिकी के रूप में और सक्रिय यांत्रिक और रासायनिक सेंसर के रूप में ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर| doi = 10.1021/nn404614z | journal = ACS Nano | pages = 9533–9557 | year = 2013 | pmid =  24079963| volume=7| issue = 11 | s2cid = 4104990 | url = https://semanticscholar.org/paper/852e731b1cc44dc22f92ee3ae6b16d9beabc9bf5 }}</ref>
जनवरी 2012 में टीईएनजी की पहली रिपोर्ट के बाद से, टीईएनजी की आउटपुट पावर घनत्व 12 महीनों के भीतर परिमाण के पांच आदेशों में सुधार हुआ है। क्षेत्र का बिजली घनत्व 313 W / m तक पहुँच जाता है<sup>2</sup>, आयतन घनत्व 490 kW/m तक पहुँच जाता है<sup>3</sup>, और रूपांतरण क्षमता ~60%<ref name=wang2013/>–72%<ref name=xiong2015>{{Cite journal | last1 = Xiong | first1 = Pu | title = ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स के स्पंदित आउटपुट करंट के साथ ली-आयन बैटरियों की कुशल चार्जिंग| doi = 10.1002/advs.201500255 <!-- CC4 license--> | journal = Advanced Science | pages = 1500255| date=25 September 2015 | pmid =  27774382| pmc =5054865 | volume=3| issue = 1 }}</ref> प्रदर्शित किया गया है। अभूतपूर्व उत्पादन प्रदर्शन के अलावा, इस नई ऊर्जा प्रौद्योगिकी के कई अन्य फायदे भी हैं, जैसे विनिर्माण और निर्माण में कम लागत, उत्कृष्ट मजबूती और विश्वसनीयता, और पर्यावरण मित्रता। 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 बर्बाद हो जाती है, जैसे कि मानव गति, चलना, कंपन, यांत्रिक ट्रिगरिंग, घूर्णन टायर, हवा, बहता पानी और बहुत कुछ।<ref name=wang2013>{{Cite journal | last1 = Wang | first1 = Z. L. | title = स्व-संचालित प्रणालियों के लिए नई ऊर्जा प्रौद्योगिकी के रूप में और सक्रिय यांत्रिक और रासायनिक सेंसर के रूप में ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर| doi = 10.1021/nn404614z | journal = ACS Nano | pages = 9533–9557 | year = 2013 | pmid =  24079963| volume=7| issue = 11 | s2cid = 4104990 | url = https://semanticscholar.org/paper/852e731b1cc44dc22f92ee3ae6b16d9beabc9bf5 }}</ref>
इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि क्लेम्सन यूनिवर्सिटी में रामकृष्ण पोडिला के [https://clemsonnanobio.com/ group] ने पहले सही मायने में वायरलेस ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर का प्रदर्शन किया,<ref>{{Cite news|url=https://www.thehindu.com/sci-tech/technology/nanogenerators-go-wireless/article22332379.ece|title=नैनोजेनरेटर वायरलेस हो जाते हैं|last=Pacha|first=Aswathi|date=2017-12-30|work=The Hindu|access-date=2019-08-15|language=en-IN|issn=0971-751X}}</ref> जो बिना किसी बाहरी प्रवर्धन और बूस्टर की आवश्यकता के ऊर्जा भंडारण उपकरणों (जैसे, बैटरी और कैपेसिटर) को वायरलेस रूप से चार्ज करने में सक्षम थे।<ref>{{Cite journal|last1=Mallineni|first1=Sai Sunil Kumar|last2=Dong|first2=Yongchang|last3=Behlow|first3=Herbert|last4=Rao|first4=Apparao M.|last5=Podila|first5=Ramakrishna|date=2018|title=एक वायरलेस ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर|journal=Advanced Energy Materials|language=en|volume=8|issue=10|pages=1702736|doi=10.1002/aenm.201702736|issn=1614-6840|arxiv=1707.03677|s2cid=115401318}}</ref> ये वायरलेस जनरेटर संभवतः नई प्रणालियों के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकते हैं जिनका उपयोग यांत्रिक ऊर्जा की कटाई के लिए किया जा सकता है और उत्पन्न ऊर्जा को भंडारण के लिए वायरलेस रूप से प्रसारित किया जा सकता है।
इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि क्लेम्सन यूनिवर्सिटी में रामकृष्ण पोडिला के [https://clemsonnanobio.com/ group] ने पहले सही मायने में वायरलेस घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र का प्रदर्शन किया,<ref>{{Cite news|url=https://www.thehindu.com/sci-tech/technology/nanogenerators-go-wireless/article22332379.ece|title=नैनोजेनरेटर वायरलेस हो जाते हैं|last=Pacha|first=Aswathi|date=2017-12-30|work=The Hindu|access-date=2019-08-15|language=en-IN|issn=0971-751X}}</ref> जो बिना किसी बाहरी प्रवर्धन और बूस्टर की आवश्यकता के ऊर्जा भंडारण उपकरणों (जैसे, बैटरी और कैपेसिटर) को वायरलेस रूप से चार्ज करने में सक्षम थे।<ref>{{Cite journal|last1=Mallineni|first1=Sai Sunil Kumar|last2=Dong|first2=Yongchang|last3=Behlow|first3=Herbert|last4=Rao|first4=Apparao M.|last5=Podila|first5=Ramakrishna|date=2018|title=एक वायरलेस ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर|journal=Advanced Energy Materials|language=en|volume=8|issue=10|pages=1702736|doi=10.1002/aenm.201702736|issn=1614-6840|arxiv=1707.03677|s2cid=115401318}}</ref> ये वायरलेस जनरेटर संभवतः नई प्रणालियों के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकते हैं जिनका उपयोग यांत्रिक ऊर्जा की कटाई के लिए किया जा सकता है और उत्पन्न ऊर्जा को भंडारण के लिए वायरलेस रूप से प्रसारित किया जा सकता है।


ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर में तीन बुनियादी ऑपरेशन मोड हैं: वर्टिकल कॉन्टैक्ट-सेपरेशन मोड, इन-प्लेन स्लाइडिंग मोड और सिंगल-इलेक्ट्रोड मोड। उनकी अलग-अलग विशेषताएं हैं और विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं।
घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र में तीन बुनियादी ऑपरेशन मोड हैं: वर्टिकल कॉन्टैक्ट-सेपरेशन मोड, इन-प्लेन स्लाइडिंग मोड और सिंगल-इलेक्ट्रोड मोड। उनकी अलग-अलग विशेषताएं हैं और विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं।


=== मूल मोड और तंत्र ===
=== मूल मोड और तंत्र ===


वर्टिकल कॉन्टैक्ट-सेपरेशन मोडफाइल: ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर का वर्टिकल कॉन्टैक्ट-सेपरेशन मोड।tif|thumb|upright=2|ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर का वर्टिकल कॉन्टैक्ट-सेपरेशन मोड
वर्टिकल कॉन्टैक्ट-सेपरेशन मोडफाइल: घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र का वर्टिकल कॉन्टैक्ट-सेपरेशन मोड।tif|thumb|upright=2|घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र का वर्टिकल कॉन्टैक्ट-सेपरेशन मोड


ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर के कार्य तंत्र को दो शीटों की आंतरिक सतहों पर चक्रित पृथक्करण और विपरीत ट्राइबोइलेक्ट्रिक आवेशों के पुन: संपर्क से प्रेरित संभावित अंतर के आवधिक परिवर्तन के रूप में वर्णित किया जा सकता है। जब डिवाइस को मोड़ने या दबाने के लिए उस पर यांत्रिक हलचल लागू की जाती है, तो दो शीटों की आंतरिक सतहें निकट संपर्क में आ जाएंगी और चार्ज ट्रांसफर शुरू हो जाएगा, सतह के एक तरफ धनात्मक आवेश और दूसरा भाग ऋणात्मक आवेश के साथ निकल जाएगा। यह सिर्फ त्रिकोणीय प्रभाव है। जब विरूपण जारी किया जाता है, तो विपरीत चार्ज वाली दो सतहें स्वचालित रूप से अलग हो जाएंगी, जिससे ये विपरीत ट्राइबोइलेक्ट्रिक चार्ज बीच में एक [[विद्युत क्षेत्र]] उत्पन्न करेंगे और इस प्रकार ऊपर और नीचे के इलेक्ट्रोड में एक संभावित अंतर उत्पन्न करेंगे। इस संभावित अंतर को स्क्रीन 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 बिजली तब तक जारी रहेगी जब तक कि दो इलेक्ट्रोड की क्षमता फिर से समान नहीं हो जाती। इसके बाद, जब दो शीटों को फिर से एक-दूसरे की ओर दबाया जाता है, तो ट्राइबोइलेक्ट्रिक-चार्ज-प्रेरित संभावित अंतर शून्य से घटने लगेगा, ताकि स्थानांतरित चार्ज बाहरी भार के माध्यम से वापस प्रवाहित हो जाएं, विपरीत में एक और [[विद्युत प्रवाह]] पल्स उत्पन्न करने के लिए दिशा। जब यह आवधिक यांत्रिक विकृति बनी रहती है, तो [[प्रत्यावर्ती धारा]] (AC) संकेत लगातार उत्पन्न होते रहेंगे।<ref>{{Cite journal | last1 = Zhu | first1 = G. | last2 = Pan | first2 = C. | last3 = Guo | first3 = W. | last4 = Chen | first4 = C. Y. | last5 = Zhou | first5 = Y. | last6 = Yu | first6 = R. | last7 = Wang | first7 = Z. L. | doi = 10.1021/nl302560k | title = माइक्रोपैटर्निंग के लिए ट्राइबोइलेक्ट्रिक-जेनरेटर-ड्रिवेन पल्स इलेक्ट्रोडोपोजिशन| journal = Nano Letters | volume = 12 | issue = 9 | pages = 4960–4965 | year = 2012 | pmid =  22889363| bibcode = 2012NanoL..12.4960Z }}</ref><ref>{{Cite journal | last1 = Wang | first1 = S. | last2 = Lin | first2 = L. | last3 = Wang | first3 = Z. L. | doi = 10.1021/nl303573d | title = नैनोस्केल ट्राइबोइलेक्ट्रिक-इफेक्ट-इनेबल्ड एनर्जी कन्वर्जन फॉर सस्टेनेबल पावरिंग पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स| journal = Nano Letters | volume = 12 | issue = 12 | pages = 6339–6346 | year = 2012 | pmid =  23130843| bibcode = 2012NanoL..12.6339W | citeseerx = 10.1.1.653.8167 }}</ref>
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 संभावित अंतर के आवधिक परिवर्तन के रूप में वर्णित किया जा सकता है। जब डिवाइस को मोड़ने या दबाने के लिए उस पर यांत्रिक हलचल प्रयुक्त की जाती है, तो दो शीटों की आंतरिक सतहें निकट संपर्क में आ जाएंगी और चार्ज ट्रांसफर शुरू हो जाएगा, सतह के एक तरफ धनात्मक आवेश और दूसरा भाग ऋणात्मक आवेश के साथ निकल जाएगा। यह सिर्फ त्रिकोणीय प्रभाव है। जब विरूपण जारी किया जाता है, तो विपरीत चार्ज वाली दो सतहें स्वचालित रूप से अलग हो जाएंगी, जिससे ये विपरीत घर्षण-विद्युत  चार्ज बीच में एक [[विद्युत क्षेत्र]] उत्पन्न करेंगे और इस प्रकार ऊपर और नीचे के इलेक्ट्रोड में एक संभावित अंतर उत्पन्न करेंगे। इस संभावित अंतर को स्क्रीन 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 बिजली तब तक जारी रहेगी जब तक कि दो इलेक्ट्रोड की क्षमता फिर से समान नहीं हो जाती। इसके बाद, जब दो शीटों को फिर से एक-दूसरे की ओर दबाया जाता है, तो घर्षण-विद्युत -चार्ज-प्रेरित संभावित अंतर शून्य से घटने लगेगा, ताकि स्थानांतरित चार्ज बाहरी भार के माध्यम से वापस प्रवाहित हो जाएं, विपरीत में एक और [[विद्युत प्रवाह]] पल्स उत्पन्न करने के लिए दिशा। जब यह आवधिक यांत्रिक विकृति बनी रहती है, तो [[प्रत्यावर्ती धारा]] (AC) संकेत लगातार उत्पन्न होते रहेंगे।<ref>{{Cite journal | last1 = Zhu | first1 = G. | last2 = Pan | first2 = C. | last3 = Guo | first3 = W. | last4 = Chen | first4 = C. Y. | last5 = Zhou | first5 = Y. | last6 = Yu | first6 = R. | last7 = Wang | first7 = Z. L. | doi = 10.1021/nl302560k | title = माइक्रोपैटर्निंग के लिए ट्राइबोइलेक्ट्रिक-जेनरेटर-ड्रिवेन पल्स इलेक्ट्रोडोपोजिशन| journal = Nano Letters | volume = 12 | issue = 9 | pages = 4960–4965 | year = 2012 | pmid =  22889363| bibcode = 2012NanoL..12.4960Z }}</ref><ref>{{Cite journal | last1 = Wang | first1 = S. | last2 = Lin | first2 = L. | last3 = Wang | first3 = Z. L. | doi = 10.1021/nl303573d | title = नैनोस्केल ट्राइबोइलेक्ट्रिक-इफेक्ट-इनेबल्ड एनर्जी कन्वर्जन फॉर सस्टेनेबल पावरिंग पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स| journal = Nano Letters | volume = 12 | issue = 12 | pages = 6339–6346 | year = 2012 | pmid =  23130843| bibcode = 2012NanoL..12.6339W | citeseerx = 10.1.1.653.8167 }}</ref>
सामग्री के जोड़े के संपर्क में आने और ट्राइबोइलेक्ट्रिक चार्ज उत्पन्न करने के लिए, उनमें से कम से कम एक इंसुलेटर (बिजली) होना चाहिए, ताकि ट्राइबोइलेक्ट्रिक चार्ज को दूर नहीं किया जा सके लेकिन शीट की आंतरिक सतह पर बना रहे। फिर, ये इमोबेल ट्राइबोइलेक्ट्रिक चार्ज आवधिक दूरी परिवर्तन के तहत बाहरी भार में एसी बिजली प्रवाह को प्रेरित कर सकते हैं।
सामग्री के जोड़े के संपर्क में आने और घर्षण-विद्युत  चार्ज उत्पन्न करने के लिए, उनमें से कम से कम एक इंसुलेटर (बिजली) होना चाहिए, ताकि घर्षण-विद्युत  चार्ज को दूर नहीं किया जा सके लेकिन शीट की आंतरिक सतह पर बना रहे। फिर, ये इमोबेल घर्षण-विद्युत  चार्ज आवधिक दूरी परिवर्तन के तहत बाहरी भार में एसी बिजली प्रवाह को प्रेरित कर सकते हैं।


लेटरल स्लाइडिंग मोडफाइल: ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर का लेटरल स्लाइडिंग मोड।tif|thumb|upright=2
लेटरल स्लाइडिंग मोडफाइल: घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र का लेटरल स्लाइडिंग मोड।tif|thumb|upright=2


दो बुनियादी घर्षण प्रक्रियाएं हैं: सामान्य संपर्क और पार्श्व स्लाइडिंग। हमने यहां एक TENG प्रदर्शित किया है जिसे पार्श्व दिशा में दो सतहों के बीच इन-प्लेन स्लाइडिंग के आधार पर डिज़ाइन किया गया है।<ref>{{Cite journal | last1 = Wang | first1 = S. | last2 = Lin | first2 = L. | last3 = Xie | first3 = Y. | last4 = Jing | first4 = Q. | last5 = Niu | first5 = S. | last6 = Wang | first6 = Z. L. | doi = 10.1021/nl400738p | title = इन-प्लेन चार्ज-सेपरेशन मैकेनिज्म पर आधारित स्लाइडिंग-ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स| journal = Nano Letters | volume = 13 | issue = 5 | pages = 2226–2233 | year = 2013 | pmid =  23581714| bibcode = 2013NanoL..13.2226W | citeseerx = 10.1.1.653.7572 }}</ref> फिसलने वाले घर्षण द्वारा सुगम किए गए एक गहन त्रिकोणीय 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 चलाने के लिए एक वोल्टेज ड्रॉप बनाता है। स्लाइडिंग-प्रेरित बिजली उत्पादन तंत्र को चित्र में योजनाबद्ध रूप से दर्शाया गया है। मूल स्थिति में, दो बहुलक सतहें पूरी तरह से ओवरलैप होती हैं और एक दूसरे के साथ घनिष्ठ संपर्क करती हैं। इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने की क्षमता में बड़े अंतर के कारण, त्रिकोणीय विद्युतीकरण एक सतह को शुद्ध धनात्मक आवेशों के साथ और दूसरे को समान घनत्व वाले शुद्ध ऋणात्मक आवेशों के साथ छोड़ देगा। चूंकि इंसुलेटर पर ट्राइबो-चार्ज केवल सतह परत में वितरित होंगे और समय की विस्तारित अवधि के लिए लीक नहीं होंगे, सकारात्मक चार्ज सतह और नकारात्मक चार्ज सतह के बीच अलगाव इस अतिव्यापी स्थिति में नगण्य है, और इस प्रकार वहाँ होगा दो इलेक्ट्रोडों के आर-पार विद्युत विभव कम हो। एक बार सकारात्मक रूप से आवेशित सतह के साथ शीर्ष प्लेट बाहर की ओर खिसकने लगती है, संपर्क सतह क्षेत्र में कमी के कारण इन-प्लेन चार्ज पृथक्करण शुरू हो जाता है। अलग किए गए आवेश एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करेंगे जो प्लेटों के लगभग समानांतर दाईं से बाईं ओर इंगित करता है, जो शीर्ष इलेक्ट्रोड पर एक उच्च क्षमता को प्रेरित करता है। यह संभावित अंतर एक विद्युत संभावित ड्रॉप उत्पन्न करने के लिए शीर्ष इलेक्ट्रोड से निचले इलेक्ट्रोड तक एक वर्तमान प्रवाह को चलाएगा जो त्रिकोणीय-चार्ज-प्रेरित क्षमता को रद्द करता है। क्योंकि इलेक्ट्रोड परत और त्रि-आवेशित बहुलक सतह के बीच की ऊर्ध्वाधर दूरी पार्श्व आवेश पृथक्करण दूरी की तुलना में नगण्य है, इलेक्ट्रोड पर स्थानांतरित आवेशों की मात्रा लगभग किसी भी स्लाइडिंग विस्थापन पर अलग-अलग आवेशों की मात्रा के बराबर होती है। इस प्रकार, वर्तमान प्रवाह जारी स्लाइडिंग प्रक्रिया की निरंतरता के साथ जारी रहेगा जो अलग-अलग शुल्कों 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। मापा वर्तमान उस दर से निर्धारित किया जाना चाहिए जिस पर दो प्लेटें अलग हो रही हैं। इसके बाद, जब शीर्ष प्लेट को पीछे की ओर स्लाइड करने के लिए वापस किया जाता है, तो अलग किए गए चार्ज फिर से संपर्क में आने लगते हैं लेकिन बहुलक सामग्री की इन्सुलेटर प्रकृति के कारण कोई विनाश नहीं होता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक संतुलन बनाए रखने के लिए, इलेक्ट्रोड पर स्थानांतरित किए गए अनावश्यक शुल्क संपर्क क्षेत्र की वृद्धि के साथ बाहरी भार के माध्यम से वापस प्रवाहित होंगे। यह फिसलने के दूसरे आधे चक्र के साथ, नीचे के इलेक्ट्रोड से शीर्ष इलेक्ट्रोड तक एक वर्तमान प्रवाह में योगदान देगा। एक बार जब दो प्लेटें ओवरलैपिंग स्थिति में पहुंच जाती हैं, तो आवेशित सतहें फिर से पूरी तरह से संपर्क में आ जाती हैं। इलेक्ट्रोड पर कोई स्थानांतरित चार्ज नहीं रहेगा, और डिवाइस पहले राज्य में वापस आ जाएगा। इस पूरे चक्र में, बाहर और भीतर की ओर खिसकने की प्रक्रिया सममित होती है, इसलिए सममित वैकल्पिक वर्तमान चोटियों की एक जोड़ी की अपेक्षा की जानी चाहिए।
दो बुनियादी घर्षण प्रक्रियाएं हैं: सामान्य संपर्क और पार्श्व स्लाइडिंग। हमने यहां एक TENG प्रदर्शित किया है जिसे पार्श्व दिशा में दो सतहों के बीच इन-प्लेन स्लाइडिंग के आधार पर डिज़ाइन किया गया है।<ref>{{Cite journal | last1 = Wang | first1 = S. | last2 = Lin | first2 = L. | last3 = Xie | first3 = Y. | last4 = Jing | first4 = Q. | last5 = Niu | first5 = S. | last6 = Wang | first6 = Z. L. | doi = 10.1021/nl400738p | title = इन-प्लेन चार्ज-सेपरेशन मैकेनिज्म पर आधारित स्लाइडिंग-ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स| journal = Nano Letters | volume = 13 | issue = 5 | pages = 2226–2233 | year = 2013 | pmid =  23581714| bibcode = 2013NanoL..13.2226W | citeseerx = 10.1.1.653.7572 }}</ref> फिसलने वाले घर्षण द्वारा सुगम किए गए एक गहन त्रिकोणीय 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 चलाने के लिए एक विद्युत दाब ड्रॉप बनाता है। स्लाइडिंग-प्रेरित बिजली उत्पादन तंत्र को चित्र में योजनाबद्ध रूप से दर्शाया गया है। मूल स्थिति में, दो बहुलक सतहें पूरी तरह से ओवरलैप होती हैं और एक दूसरे के साथ घनिष्ठ संपर्क करती हैं। इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने की क्षमता में बड़े अंतर के कारण, त्रिकोणीय विद्युतीकरण एक सतह को शुद्ध धनात्मक आवेशों के साथ और दूसरे को समान घनत्व वाले शुद्ध ऋणात्मक आवेशों के साथ छोड़ देगा। चूंकि इंसुलेटर पर ट्राइबो-चार्ज केवल सतह परत में वितरित होंगे और समय की विस्तारित अवधि के लिए लीक नहीं होंगे, धनात्मक चार्ज सतह और ऋणात्मक चार्ज सतह के बीच अलगाव इस अतिव्यापी स्थिति में नगण्य है, और इस प्रकार वहाँ होगा दो इलेक्ट्रोडों के आर-पार विद्युत विभव कम हो। एक बार धनात्मक रूप से आवेशित सतह के साथ शीर्ष प्लेट बाहर की ओर खिसकने लगती है, संपर्क सतह क्षेत्र में कमी के कारण इन-प्लेन चार्ज पृथक्करण शुरू हो जाता है। अलग किए गए आवेश एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करेंगे जो प्लेटों के लगभग समानांतर दाईं से बाईं ओर इंगित करता है, जो शीर्ष इलेक्ट्रोड पर एक उच्च क्षमता को प्रेरित करता है। यह संभावित अंतर एक विद्युत संभावित ड्रॉप उत्पन्न करने के लिए शीर्ष इलेक्ट्रोड से निचले इलेक्ट्रोड तक एक वर्तमान प्रवाह को चलाएगा जो त्रिकोणीय-चार्ज-प्रेरित क्षमता को रद्द करता है। क्योंकि इलेक्ट्रोड परत और त्रि-आवेशित बहुलक सतह के बीच की ऊर्ध्वाधर दूरी पार्श्व आवेश पृथक्करण दूरी की तुलना में नगण्य है, इलेक्ट्रोड पर स्थानांतरित आवेशों की मात्रा लगभग किसी भी स्लाइडिंग विस्थापन पर अलग-अलग आवेशों की मात्रा के बराबर होती है। इस प्रकार, वर्तमान प्रवाह जारी स्लाइडिंग प्रक्रिया की निरंतरता के साथ जारी रहेगा जो अलग-अलग शुल्कों 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। मापा वर्तमान उस दर से निर्धारित किया जाना चाहिए जिस पर दो प्लेटें अलग हो रही हैं। इसके बाद, जब शीर्ष प्लेट को पीछे की ओर स्लाइड करने के लिए वापस किया जाता है, तो अलग किए गए चार्ज फिर से संपर्क में आने लगते हैं लेकिन बहुलक सामग्री की इन्सुलेटर प्रकृति के कारण कोई विनाश नहीं होता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक संतुलन बनाए रखने के लिए, इलेक्ट्रोड पर स्थानांतरित किए गए अनावश्यक शुल्क संपर्क क्षेत्र की वृद्धि के साथ बाहरी भार के माध्यम से वापस प्रवाहित होंगे। यह फिसलने के दूसरे आधे चक्र के साथ, नीचे के इलेक्ट्रोड से शीर्ष इलेक्ट्रोड तक एक वर्तमान प्रवाह में योगदान देगा। एक बार जब दो प्लेटें ओवरलैपिंग स्थिति में पहुंच जाती हैं, तो आवेशित सतहें फिर से पूरी तरह से संपर्क में आ जाती हैं। इलेक्ट्रोड पर कोई स्थानांतरित चार्ज नहीं रहेगा, और डिवाइस पहले राज्य में वापस आ जाएगा। इस पूरे चक्र में, बाहर और भीतर की ओर खिसकने की प्रक्रिया सममित होती है, इसलिए सममित वैकल्पिक वर्तमान चोटियों की एक जोड़ी की अपेक्षा की जानी चाहिए।


इन-प्लेन चार्ज पृथक्करण का तंत्र दो प्लेटों के बीच एक दिशात्मक स्लाइडिंग में काम कर सकता है<ref>{{Cite journal | last1 = Zhu | first1 = G. | last2 = Chen | first2 = J. | last3 = Liu | first3 = Y. | last4 = Bai | first4 = P. | last5 = Zhou | first5 = Y. S. | last6 = Jing | first6 = Q. | last7 = Pan | first7 = C. | last8 = Wang | first8 = Z. L. | doi = 10.1021/nl4008985 | title = स्लाइडिंग विद्युतीकरण पर आधारित लीनियर-ग्रेटिंग ट्राइबोइलेक्ट्रिक जेनरेटर| journal = Nano Letters | volume = 13 | issue = 5 | pages = 2282–2289 | year = 2013 | pmid =  23577639| bibcode = 2013NanoL..13.2282Z | s2cid = 23207686 | url = https://semanticscholar.org/paper/c45a2d852e8a33527a689f30e177bf91205b85bf }}</ref> या रोटेशन मोड में।<ref>{{Cite journal | last1 = Lin | first1 = L. | last2 = Wang | first2 = S. | last3 = Xie | first3 = Y. | last4 = Jing | first4 = Q. | last5 = Niu | first5 = S. | last6 = Hu | first6 = Y. | last7 = Wang | first7 = Z. L. | doi = 10.1021/nl4013002 | title = घूर्णी यांत्रिक ऊर्जा के संचयन के लिए खंड रूप से संरचित डिस्क ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर| journal = Nano Letters | volume = 13 | issue = 6 | pages = 2916–2923 | year = 2013 | pmid =  23656350| bibcode = 2013NanoL..13.2916L | citeseerx = 10.1.1.653.6174 }}</ref> स्लाइडिंग मोड में, स्लाइडिंग सतहों पर रैखिक झंझरी या परिपत्र विभाजन की शुरुआत ऊर्जा संचयन के लिए एक अत्यंत कुशल साधन है। ऐसी संरचनाओं के साथ, दो पैटर्न वाली ट्राइबोइलेक्ट्रिक सतहें TENG की पूरी लंबाई के बजाय केवल एक झंझरी इकाई लंबाई के विस्थापन के माध्यम से पूरी तरह से बेमेल स्थिति प्राप्त कर सकती हैं ताकि यह प्रेरित शुल्कों की परिवहन दक्षता में नाटकीय रूप से वृद्धि कर सके।
इन-प्लेन चार्ज पृथक्करण का तंत्र दो प्लेटों के बीच एक दिशात्मक स्लाइडिंग में काम कर सकता है<ref>{{Cite journal | last1 = Zhu | first1 = G. | last2 = Chen | first2 = J. | last3 = Liu | first3 = Y. | last4 = Bai | first4 = P. | last5 = Zhou | first5 = Y. S. | last6 = Jing | first6 = Q. | last7 = Pan | first7 = C. | last8 = Wang | first8 = Z. L. | doi = 10.1021/nl4008985 | title = स्लाइडिंग विद्युतीकरण पर आधारित लीनियर-ग्रेटिंग ट्राइबोइलेक्ट्रिक जेनरेटर| journal = Nano Letters | volume = 13 | issue = 5 | pages = 2282–2289 | year = 2013 | pmid =  23577639| bibcode = 2013NanoL..13.2282Z | s2cid = 23207686 | url = https://semanticscholar.org/paper/c45a2d852e8a33527a689f30e177bf91205b85bf }}</ref> या रोटेशन मोड में।<ref>{{Cite journal | last1 = Lin | first1 = L. | last2 = Wang | first2 = S. | last3 = Xie | first3 = Y. | last4 = Jing | first4 = Q. | last5 = Niu | first5 = S. | last6 = Hu | first6 = Y. | last7 = Wang | first7 = Z. L. | doi = 10.1021/nl4013002 | title = घूर्णी यांत्रिक ऊर्जा के संचयन के लिए खंड रूप से संरचित डिस्क ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर| journal = Nano Letters | volume = 13 | issue = 6 | pages = 2916–2923 | year = 2013 | pmid =  23656350| bibcode = 2013NanoL..13.2916L | citeseerx = 10.1.1.653.6174 }}</ref> स्लाइडिंग मोड में, स्लाइडिंग सतहों पर रैखिक झंझरी या परिपत्र विभाजन की शुरुआत ऊर्जा संचयन के लिए एक अत्यंत कुशल साधन है। ऐसी संरचनाओं के साथ, दो पैटर्न वाली घर्षण-विद्युत  सतहें TENG की पूरी लंबाई के बजाय केवल एक झंझरी इकाई लंबाई के विस्थापन के माध्यम से पूरी तरह से बेमेल स्थिति प्राप्त कर सकती हैं ताकि यह प्रेरित शुल्कों की परिवहन दक्षता में नाटकीय रूप से वृद्धि कर सके।


'''Single-Electrode Mode'''[[File:Single-electrode mode triboelectric nanogenerator.png|thumb|upright=1.5|ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर का सिंगल-इलेक्ट्रोड मोड]]एक एकल-इलेक्ट्रोड-आधारित ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर को कुछ अनुप्रयोगों जैसे उंगलियों से चलने वाले ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर के लिए अधिक व्यावहारिक और व्यवहार्य डिज़ाइन के रूप में पेश किया गया है।<ref>{{Cite journal | last1 = Yang | first1 = Y. | last2 = Zhou | first2 = Y. S. | last3 = Zhang | first3 = H. | last4 = Liu | first4 = Y. | last5 = Lee | first5 = S. | last6 = Wang | first6 = Z. L. | title = स्व-संचालित ट्रैकिंग प्रणाली के रूप में एक एकल-इलेक्ट्रोड आधारित ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर| doi = 10.1002/adma.201302453 | journal = Advanced Materials | pages =  6594–6601| year = 2013 | pmid =  24166972| volume=25| issue = 45 | bibcode = 2013AdM....25.6594Y | s2cid = 34609609 }}</ref><ref>{{Cite journal | last1 = Yang | first1 = Y. | last2 = Zhang | first2 = H. | last3 = Chen | first3 = J. | last4 = Jing | first4 = Q. | last5 = Zhou | first5 = Y. S. | last6 = Wen | first6 = X. | last7 = Wang | first7 = Z. L. | doi = 10.1021/nn403021m | title = स्व-संचालित विस्थापन वेक्टर सेंसर सिस्टम के लिए सिंगल-इलेक्ट्रोड-आधारित स्लाइडिंग ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर| journal = ACS Nano | volume = 7 | issue = 8 | pages = 7342–7351 | year = 2013 | pmid =  23883397| s2cid = 5535819 | url = https://semanticscholar.org/paper/d27442b25cadc526f3425c3a1080c57cda77cb53 }}</ref> एकल-इलेक्ट्रोड TENG के कार्य सिद्धांत को संपर्क विद्युतीकरण और इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन के युग्मन द्वारा योजनाबद्ध रूप से चित्र में दिखाया गया है। मूल स्थिति में, त्वचा और PDMS की सतहें एक दूसरे के साथ पूरी तरह से संपर्क करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप उनके बीच चार्ज ट्रांसफर होता है। ट्राइबोइलेक्ट्रिक श्रृंखला के अनुसार, इलेक्ट्रॉनों को त्वचा से पीडीएमएस में इंजेक्ट किया गया था क्योंकि पीडीएमएस त्वचा की तुलना में अधिक ट्राइबोइलेक्ट्रिक रूप से नकारात्मक है, जो संपर्क विद्युतीकरण प्रक्रिया है। विपरीत ध्रुवों के साथ उत्पादित ट्राइबोइलेक्ट्रिक चार्ज पूरी तरह से संतुलित/स्क्रीन किए जाते हैं, जिससे बाहरी सर्किट में कोई इलेक्ट्रॉन प्रवाह नहीं होता है। एक बार पीडीएमएस और त्वचा के बीच एक सापेक्ष अलगाव हो जाने पर, इन ट्राइबोइलेक्ट्रिक शुल्कों की भरपाई नहीं की जा सकती है। PDMS की सतह पर ऋणात्मक आवेश ITO इलेक्ट्रोड पर सकारात्मक आवेश उत्पन्न कर सकते हैं, ITO इलेक्ट्रोड से जमीन पर प्रवाहित करने के लिए मुक्त इलेक्ट्रॉनों को चला सकते हैं। यह इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन प्रक्रिया एक आउटपुट वोल्टेज / करंट सिग्नल दे सकती है यदि टचिंग स्किन और बॉटम पीडीएमएस के बीच की दूरी पीडीएमएस फिल्म के आकार के बराबर है। जब PDMS और त्वचा के बीच पृथक्करण दूरी को बढ़ाकर ITO इलेक्ट्रोड पर प्रेरित सकारात्मक आवेशों से PDMS पर नकारात्मक ट्राइबोइलेक्ट्रिक आवेशों की पूरी तरह से जांच की जाती है, तो कोई आउटपुट सिग्नल नहीं देखा जा सकता है, जैसा कि सचित्र है। इसके अलावा, जब त्वचा को PDMS के पास वापस लाया गया, तो ITO इलेक्ट्रोड पर प्रेरित सकारात्मक चार्ज कम हो गए और इलेक्ट्रॉन जमीन से ITO इलेक्ट्रोड तक तब तक प्रवाहित होंगे जब तक कि त्वचा और PDMS पूरी तरह से एक दूसरे के साथ फिर से संपर्क नहीं कर लेते, जिसके परिणामस्वरूप एक उलट आउटपुट वोल्टेज होता है। / वर्तमान संकेत। यह संपर्क-पृथक्करण मोड में TENG के लिए विद्युत उत्पादन प्रक्रिया का एक पूर्ण चक्र है।
'''Single-Electrode Mode'''[[File:Single-electrode mode triboelectric nanogenerator.png|thumb|upright=1.5|घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र का सिंगल-इलेक्ट्रोड मोड]]एक एकल-इलेक्ट्रोड-आधारित घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र को कुछ अनुप्रयोगों जैसे उंगलियों से चलने वाले घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र के लिए अधिक व्यावहारिक और व्यवहार्य डिज़ाइन के रूप में प्रस्तुत किया गया है।<ref>{{Cite journal | last1 = Yang | first1 = Y. | last2 = Zhou | first2 = Y. S. | last3 = Zhang | first3 = H. | last4 = Liu | first4 = Y. | last5 = Lee | first5 = S. | last6 = Wang | first6 = Z. L. | title = स्व-संचालित ट्रैकिंग प्रणाली के रूप में एक एकल-इलेक्ट्रोड आधारित ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर| doi = 10.1002/adma.201302453 | journal = Advanced Materials | pages =  6594–6601| year = 2013 | pmid =  24166972| volume=25| issue = 45 | bibcode = 2013AdM....25.6594Y | s2cid = 34609609 }}</ref><ref>{{Cite journal | last1 = Yang | first1 = Y. | last2 = Zhang | first2 = H. | last3 = Chen | first3 = J. | last4 = Jing | first4 = Q. | last5 = Zhou | first5 = Y. S. | last6 = Wen | first6 = X. | last7 = Wang | first7 = Z. L. | doi = 10.1021/nn403021m | title = स्व-संचालित विस्थापन वेक्टर सेंसर सिस्टम के लिए सिंगल-इलेक्ट्रोड-आधारित स्लाइडिंग ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर| journal = ACS Nano | volume = 7 | issue = 8 | pages = 7342–7351 | year = 2013 | pmid =  23883397| s2cid = 5535819 | url = https://semanticscholar.org/paper/d27442b25cadc526f3425c3a1080c57cda77cb53 }}</ref> एकल-इलेक्ट्रोड TENG के कार्य सिद्धांत को संपर्क विद्युतीकरण और इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन के युग्मन द्वारा योजनाबद्ध रूप से चित्र में दिखाया गया है। मूल स्थिति में, त्वचा और PDMS की सतहें एक दूसरे के साथ पूरी तरह से संपर्क करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप उनके बीच चार्ज ट्रांसफर होता है। घर्षण-विद्युत  श्रृंखला के अनुसार, इलेक्ट्रॉनों को त्वचा से पीडीएमएस में इंजेक्ट किया गया था क्योंकि पीडीएमएस त्वचा की तुलना में अधिक घर्षण-विद्युत  रूप से ऋणात्मक है, जो संपर्क विद्युतीकरण प्रक्रिया है। विपरीत ध्रुवों के साथ उत्पादित घर्षण-विद्युत  चार्ज पूरी तरह से संतुलित/स्क्रीन किए जाते हैं, जिससे बाहरी परिपथ में कोई इलेक्ट्रॉन प्रवाह नहीं होता है। एक बार पीडीएमएस और त्वचा के बीच एक सापेक्ष अलगाव हो जाने पर, इन घर्षण-विद्युत  शुल्कों की भरपाई नहीं की जा सकती है। PDMS की सतह पर ऋणात्मक आवेश ITO इलेक्ट्रोड पर धनात्मक आवेश उत्पन्न कर सकते हैं, ITO इलेक्ट्रोड से जमीन पर प्रवाहित करने के लिए मुक्त इलेक्ट्रॉनों को चला सकते हैं। यह इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन प्रक्रिया एक आउटपुट विद्युत दाब / धारा सिग्नल दे सकती है यदि टचिंग स्किन और बॉटम पीडीएमएस के बीच की दूरी पीडीएमएस फिल्म के आकार के बराबर है। जब PDMS और त्वचा के बीच पृथक्करण दूरी को बढ़ाकर ITO इलेक्ट्रोड पर प्रेरित धनात्मक आवेशों से PDMS पर ऋणात्मक घर्षण-विद्युत  आवेशों की पूरी तरह से जांच की जाती है, तो कोई आउटपुट सिग्नल नहीं देखा जा सकता है, जैसा कि सचित्र है। इसके अलावा, जब त्वचा को PDMS के पास वापस लाया गया, तो ITO इलेक्ट्रोड पर प्रेरित धनात्मक चार्ज कम हो गए और इलेक्ट्रॉन जमीन से ITO इलेक्ट्रोड तक तब तक प्रवाहित होंगे जब तक कि त्वचा और PDMS पूरी तरह से एक दूसरे के साथ फिर से संपर्क नहीं कर लेते, जिसके परिणामस्वरूप एक उलट आउटपुट विद्युत दाब होता है। / वर्तमान संकेत। यह संपर्क-पृथक्करण मोड में TENG के लिए विद्युत उत्पादन प्रक्रिया का एक पूर्ण चक्र है।


=== अनुप्रयोग ===
=== अनुप्रयोग ===


TENG ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन (आंतरिक सर्किट में) और इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन प्रक्रियाओं (बाहरी सर्किट में) के माध्यम से यांत्रिक आंदोलन को विद्युत संकेत में परिवर्तित करने की एक भौतिक प्रक्रिया है। इस बुनियादी 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 एप्लिकेशन एक स्व-संचालित सक्रिय सेंसर के रूप में सेवा करना है, क्योंकि इसे ड्राइव करने के लिए बाहरी शक्ति स्रोत की आवश्यकता नहीं है।
TENG ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन (आंतरिक परिपथ में) और इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन प्रक्रियाओं (बाहरी परिपथ में) के माध्यम से यांत्रिक आंदोलन को विद्युत संकेत में परिवर्तित करने की एक भौतिक प्रक्रिया है। इस बुनियादी 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 एप्लिकेशन एक स्व-संचालित सक्रिय सेंसर के रूप में सेवा करना है, क्योंकि इसे ड्राइव करने के लिए बाहरी शक्ति स्रोत की आवश्यकता नहीं है।


कंपन ऊर्जा का संचयन
कंपन ऊर्जा का संचयन
<!-- Much of this text is copied verbatim from http://www.nanoscience.gatech.edu/paper/2013/13_ACSN_08.pdf -->
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कंपन समाज में चलने, आवाज, इंजन कंपन, ऑटोमोबाइल, ट्रेन, विमान, हवा और कई और अधिक लोकप्रिय घटनाओं का परिणाम है। यह लगभग हर जगह और हर समय मौजूद रहता है। विशेष रूप से पूरक संतुलित ऊर्जा संचयन तकनीकों के संयोजन में, विशेष रूप से मोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स को शक्ति देने के लिए हार्वेस्टिंग कंपन ऊर्जा का बहुत महत्व है। कंपन ऊर्जा के संचयन के लिए ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स के मूलभूत सिद्धांतों पर आधारित विभिन्न तकनीकों का प्रदर्शन किया गया है। ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर के इस अनुप्रयोग को निम्नलिखित पहलुओं में प्रदर्शित किया गया है: 1. कैंटिलीवर-आधारित तकनीक यांत्रिक ऊर्जा संचयन के लिए एक शास्त्रीय दृष्टिकोण है, विशेष रूप से एमईएमएस के लिए। कंपन के दौरान ऊपर और नीचे की सतहों के साथ एक ब्रैकट की संपर्क सतह को डिजाइन करके, संपर्क-पृथक्करण मोड के आधार पर परिवेशी कंपन ऊर्जा की कटाई के लिए TENG का प्रदर्शन किया गया है।<ref>{{Cite journal| last1 = Yang | first1 = W.| last2 = Chen | first2 = J.| last3 = Zhu | first3 = G.| last4 = Wen | first4 = X.| last5 = Bai | first5 = P.| last6 = Su | first6 = Y.| last7 = Lin | first7 = Y.| last8 = Wang | first8 = Z.| title = ट्रिपल-कैंटिलीवर आधारित ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर द्वारा कंपन ऊर्जा का संचयन| doi = 10.1007/s12274-013-0364-0| journal = Nano Research| volume = 6| issue = 12| pages = 880–886| year = 2013| s2cid = 16320893}}</ref> 2. एक बैकपैक से ऊर्जा की कटाई करने के लिए, हमने एकीकृत रोम्बिक ग्रिडिंग के साथ तर्कसंगत रूप से डिज़ाइन किए गए TENG का प्रदर्शन किया, जिसने समानांतर में जुड़े संरचनात्मक रूप से गुणा इकाई कोशिकाओं के कारण कुल वर्तमान उत्पादन में बहुत सुधार किया।<ref>{{Cite journal | last1 = Yang | first1 = W. | last2 = Chen | first2 = J. | last3 = Zhu | first3 = G. | last4 = Yang | first4 = J. | last5 = Bai | first5 = P. | last6 = Su | first6 = Y. | last7 = Jing | first7 = Q. | last8 = Cao | first8 = X. | last9 = Wang | first9 = Z. L. | title = मानव चलने के प्राकृतिक कंपन से ऊर्जा का संचयन| doi = 10.1021/nn405175z | journal = ACS Nano | pages = 11317–11324 | year = 2013 | pmid =  24180642| volume=7| issue = 12 | s2cid = 207604785 | url = https://semanticscholar.org/paper/fa254ae86f8b9a2d4d5f35f4ea499a6109571243 }}</ref> 3. 4 सहायक स्प्रिंग्स के उपयोग के साथ, दो ट्राइबोइलेक्ट्रिक सामग्रियों के बीच प्रतिध्वनि प्रेरित संपर्क-पृथक्करण के आधार पर एक हार्मोनिक गुंजयमान यंत्र-आधारित TENG का निर्माण किया गया है, जिसका उपयोग ऑटोमोबाइल इंजन, एक सोफा और एक से कंपन ऊर्जा की कटाई के लिए किया गया है। मेज़।<ref>{{Cite journal | last1 = Chen | first1 = J. | last2 = Zhu | first2 = G. | last3 = Yang | first3 = W. | last4 = Jing | first4 = Q. | last5 = Bai | first5 = P. | last6 = Yang | first6 = Y. | last7 = Hou | first7 = T. C. | last8 = Wang | first8 = Z. L. | doi = 10.1002/adma.201302397 | title = सस्टेनेबल पावर सोर्स और सेल्फ-पावर्ड एक्टिव वाइब्रेशन सेंसर के रूप में हार्मोनिक-रेज़ोनेटर-आधारित ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर| journal = Advanced Materials | volume = 25 | issue = 42 | pages = 6094–6099 | year = 2013 | pmid =  23999798| bibcode = 2013AdM....25.6094C | s2cid = 7505331 | url = https://semanticscholar.org/paper/12448bce807376af32748accbf9d0ae25cb1dd86 }}</ref> 4. हाल ही में, एक त्रि-आयामी ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर (3D-TENG) को वर्टिकल कॉन्टैक्ट-सेपरेशन मोड और इन-प्लेन स्लाइडिंग मोड के संकरण मोड के आधार पर डिजाइन किया गया है। 36 अभिनव डिजाइन कई में यादृच्छिक कंपन ऊर्जा की कटाई की सुविधा देता है। एक विस्तृत बैंडविड्थ पर निर्देश। 3-डी TENG को दैनिक जीवन में कई स्थितियों के तहत, विशेष रूप से कम आवृत्तियों पर, परिवेशी कंपन ऊर्जा के संचयन के लिए डिज़ाइन किया गया है, इस प्रकार, पर्यावरण/बुनियादी ढांचे की निगरानी, ​​​​पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स और इंटरनेट ऑफ थिंग्स को चार्ज करने में TENG के अनुप्रयोगों को खोलता है।
कंपन समाज में चलने, आवाज, इंजन कंपन, ऑटोमोबाइल, ट्रेन, विमान, हवा और कई और अधिक लोकप्रिय घटनाओं का परिणाम है। यह लगभग हर जगह और हर समय मौजूद रहता है। विशेष रूप से पूरक संतुलित ऊर्जा संचयन तकनीकों के संयोजन में, विशेष रूप से मोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स को शक्ति देने के लिए हार्वेस्टिंग कंपन ऊर्जा का बहुत महत्व है। कंपन ऊर्जा के संचयन के लिए घर्षण-विद्युत  नैनोजेनरेटर्स के मूलभूत सिद्धांतों पर आधारित विभिन्न तकनीकों का प्रदर्शन किया गया है। घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र के इस अनुप्रयोग को निम्नलिखित पहलुओं में प्रदर्शित किया गया है: 1. कैंटिलीवर-आधारित तकनीक यांत्रिक ऊर्जा संचयन के लिए एक शास्त्रीय दृष्टिकोण है, विशेष रूप से एमईएमएस के लिए। कंपन के समय ऊपर और नीचे की सतहों के साथ एक ब्रैकट की संपर्क सतह को डिजाइन करके, संपर्क-पृथक्करण मोड के आधार पर परिवेशी कंपन ऊर्जा की कटाई के लिए TENG का प्रदर्शन किया गया है।<ref>{{Cite journal| last1 = Yang | first1 = W.| last2 = Chen | first2 = J.| last3 = Zhu | first3 = G.| last4 = Wen | first4 = X.| last5 = Bai | first5 = P.| last6 = Su | first6 = Y.| last7 = Lin | first7 = Y.| last8 = Wang | first8 = Z.| title = ट्रिपल-कैंटिलीवर आधारित ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर द्वारा कंपन ऊर्जा का संचयन| doi = 10.1007/s12274-013-0364-0| journal = Nano Research| volume = 6| issue = 12| pages = 880–886| year = 2013| s2cid = 16320893}}</ref> 2. एक बैकपैक से ऊर्जा की कटाई करने के लिए, हमने एकीकृत रोम्बिक ग्रिडिंग के साथ तर्कसंगत रूप से डिज़ाइन किए गए TENG का प्रदर्शन किया, जिसने समानांतर में जुड़े संरचनात्मक रूप से गुणा इकाई कोशिकाओं के कारण कुल वर्तमान उत्पादन में बहुत सुधार किया।<ref>{{Cite journal | last1 = Yang | first1 = W. | last2 = Chen | first2 = J. | last3 = Zhu | first3 = G. | last4 = Yang | first4 = J. | last5 = Bai | first5 = P. | last6 = Su | first6 = Y. | last7 = Jing | first7 = Q. | last8 = Cao | first8 = X. | last9 = Wang | first9 = Z. L. | title = मानव चलने के प्राकृतिक कंपन से ऊर्जा का संचयन| doi = 10.1021/nn405175z | journal = ACS Nano | pages = 11317–11324 | year = 2013 | pmid =  24180642| volume=7| issue = 12 | s2cid = 207604785 | url = https://semanticscholar.org/paper/fa254ae86f8b9a2d4d5f35f4ea499a6109571243 }}</ref> 3. 4 सहायक स्प्रिंग्स के उपयोग के साथ, दो घर्षण-विद्युत  सामग्रियों के बीच प्रतिध्वनि प्रेरित संपर्क-पृथक्करण के आधार पर एक हार्मोनिक गुंजयमान यंत्र-आधारित TENG का निर्माण किया गया है, जिसका उपयोग ऑटोमोबाइल इंजन, एक सोफा और एक से कंपन ऊर्जा की कटाई के लिए किया गया है। मेज़।<ref>{{Cite journal | last1 = Chen | first1 = J. | last2 = Zhu | first2 = G. | last3 = Yang | first3 = W. | last4 = Jing | first4 = Q. | last5 = Bai | first5 = P. | last6 = Yang | first6 = Y. | last7 = Hou | first7 = T. C. | last8 = Wang | first8 = Z. L. | doi = 10.1002/adma.201302397 | title = सस्टेनेबल पावर सोर्स और सेल्फ-पावर्ड एक्टिव वाइब्रेशन सेंसर के रूप में हार्मोनिक-रेज़ोनेटर-आधारित ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर| journal = Advanced Materials | volume = 25 | issue = 42 | pages = 6094–6099 | year = 2013 | pmid =  23999798| bibcode = 2013AdM....25.6094C | s2cid = 7505331 | url = https://semanticscholar.org/paper/12448bce807376af32748accbf9d0ae25cb1dd86 }}</ref> 4. हाल ही में, एक त्रि-आयामी घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र (3D-TENG) को वर्टिकल कॉन्टैक्ट-सेपरेशन मोड और इन-प्लेन स्लाइडिंग मोड के संकरण मोड के आधार पर डिजाइन किया गया है। 36 अभिनव डिजाइन कई में यादृच्छिक कंपन ऊर्जा की कटाई की सुविधा देता है। एक विस्तृत बैंडविड्थ पर निर्देश। 3-डी TENG को दैनिक जीवन में कई स्थितियों के तहत, विशेष रूप से कम आवृत्तियों पर, परिवेशी कंपन ऊर्जा के संचयन के लिए डिज़ाइन किया गया है, इस प्रकार, पर्यावरण/बुनियादी ढांचे की निगरानी, ​​​​पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स और इंटरनेट ऑफ थिंग्स को चार्ज करने में TENG के अनुप्रयोगों को खोलता है।


पर्यावरणीय ऊर्जा का संचयन
पर्यावरणीय ऊर्जा का संचयन


ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर एक आदर्श ऊर्जा हारवेस्टर है जो पर्यावरण से विविध यांत्रिक ऊर्जा, विशेष रूप से कम आवृत्ति वाली यांत्रिक ऊर्जा, जैसे हवा और पानी की तरंगों को एकत्र कर सकता है। 2013 में, झोंगलिन वांग के समूह ने पवन ऊर्जा संचयन के लिए एक रोटरी ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर की सूचना दी।<ref>{{Cite journal|last1=Xie|first1=Yannan|last2=Wang|first2=Sihong|last3=Lin|first3=Long|last4=Jing|first4=Qingshen|last5=Lin|first5=Zong-Hong|last6=Niu|first6=Simiao|last7=Wu|first7=Zhengyun|last8=Wang|first8=Zhong Lin|date=2013-06-14|title=रोटरी ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर पवन ऊर्जा संचयन के लिए एक संकरित तंत्र पर आधारित है|url=http://dx.doi.org/10.1021/nn402477h|journal=ACS Nano|volume=7|issue=8|pages=7119–7125|doi=10.1021/nn402477h|pmid=23768179 |issn=1936-0851}}</ref> इसके बाद, व्यापक ऊर्जा संचयन के लिए विभिन्न प्रकार के ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर प्रस्तावित किए गए हैं, जैसे तरंग ऊर्जा एकत्र करने के लिए 3डी सर्पिल संरचना ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर,<ref>{{Cite journal|last1=Hu|first1=Youfan|last2=Yang|first2=Jin|last3=Jing|first3=Qingshen|last4=Niu|first4=Simiao|last5=Wu|first5=Wenzhuo|last6=Wang|first6=Zhong Lin|date=2013-10-31|title=Triboelectric Nanogenerator Built on Suspended 3D Spiral Structure as Vibration and Positioning Sensor and Wave Energy Harvester|url=http://dx.doi.org/10.1021/nn405209u|journal=ACS Nano|volume=7|issue=11|pages=10424–10432|doi=10.1021/nn405209u|pmid=24168315 |issn=1936-0851}}</ref> पूरी तरह से संलग्न ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स पानी और कठोर वातावरण में लागू होते हैं<ref>{{Cite journal|last1=Yang|first1=Ya|last2=Zhang|first2=Hulin|last3=Liu|first3=Ruoyu|last4=Wen|first4=Xiaonan|last5=Hou|first5=Te-Chien|last6=Wang|first6=Zhong Lin|date=2013-07-16|title=पानी और कठोर वातावरण में अनुप्रयोगों के लिए पूरी तरह से संलग्न ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर|url=http://dx.doi.org/10.1002/aenm.201300376|journal=Advanced Energy Materials|volume=3|issue=12|pages=1563–1568|doi=10.1002/aenm.201300376|s2cid=94947493 |issn=1614-6832}}</ref> और जलविद्युत संचयन के लिए बहुस्तरीय डिस्क नैनोजेनरेटर।<ref>{{Cite journal|last1=Xie|first1=Yannan|last2=Wang|first2=Sihong|last3=Niu|first3=Simiao|last4=Lin|first4=Long|last5=Jing|first5=Qingshen|last6=Su|first6=Yuanjie|last7=Wu|first7=Zhengyun|last8=Wang|first8=Zhong Lin|date=May 2014|title=जलविद्युत संचयन के लिए बहुस्तरीय डिस्क ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर|url=http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2014.03.015|journal=Nano Energy|volume=6|pages=129–136|doi=10.1016/j.nanoen.2014.03.015|issn=2211-2855}}</ref> हालांकि, नैनोजेनरेटर के काम करने वाले मॉडल की सीमा के कारण, ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर की परतों के बीच उत्पन्न घर्षण अनिवार्य रूप से [[ऊर्जा रूपांतरण दक्षता]] और डिवाइस के स्थायित्व को कम करेगा। यह दोष पर्यावरणीय ऊर्जा संग्रह के क्षेत्र में घर्षण नैनोजेनरेटर्स के आगे के अनुप्रयोग में बाधा डालता है। Zhonglin वैंग के समूह ने घर्षण समस्या को दूर करने के लिए एक घर्षण रहित इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन नैनोजेनरेटर सर्कुलेशन नेटवर्क बनाने की कोशिश की।<ref>{{Cite journal|title=सुपर-टिकाऊ और अत्यधिक कुशल इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरित नैनोजेनरेटर सर्कुलेशन नेटवर्क प्रारंभिक रूप से पर्यावरणीय ऊर्जा के संचयन के लिए ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर द्वारा चार्ज किया जाता है|url=http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c10840.s002|access-date=2021-11-19|website=dx.doi.org|doi=10.1021/acsnano.0c10840.s002 }}</ref> उनके परीक्षणों में, इस घर्षण रहित इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन नैनोजेनरेटर ने उच्च ऊर्जा परिवर्तित दक्षता और उत्कृष्ट स्थायित्व का प्रदर्शन किया। इस तरह के घर्षण रहित नैनोजेनरेटर से बने परिसंचरण नेटवर्क का उपयोग जल तरंग ऊर्जा का संचयन करने और कुछ वायरलेस उपकरणों को लगातार ऊर्जा प्रदान करने के लिए किया जा सकता है।
घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र एक आदर्श ऊर्जा हारवेस्टर है जो पर्यावरण से विविध यांत्रिक ऊर्जा, विशेष रूप से कम आवृत्ति वाली यांत्रिक ऊर्जा, जैसे हवा और पानी की तरंगों को एकत्र कर सकता है। 2013 में, झोंगलिन वांग के समूह ने पवन ऊर्जा संचयन के लिए एक रोटरी घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र की सूचना दी।<ref>{{Cite journal|last1=Xie|first1=Yannan|last2=Wang|first2=Sihong|last3=Lin|first3=Long|last4=Jing|first4=Qingshen|last5=Lin|first5=Zong-Hong|last6=Niu|first6=Simiao|last7=Wu|first7=Zhengyun|last8=Wang|first8=Zhong Lin|date=2013-06-14|title=रोटरी ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर पवन ऊर्जा संचयन के लिए एक संकरित तंत्र पर आधारित है|url=http://dx.doi.org/10.1021/nn402477h|journal=ACS Nano|volume=7|issue=8|pages=7119–7125|doi=10.1021/nn402477h|pmid=23768179 |issn=1936-0851}}</ref> 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,<ref>{{Cite journal|last1=Hu|first1=Youfan|last2=Yang|first2=Jin|last3=Jing|first3=Qingshen|last4=Niu|first4=Simiao|last5=Wu|first5=Wenzhuo|last6=Wang|first6=Zhong Lin|date=2013-10-31|title=Triboelectric Nanogenerator Built on Suspended 3D Spiral Structure as Vibration and Positioning Sensor and Wave Energy Harvester|url=http://dx.doi.org/10.1021/nn405209u|journal=ACS Nano|volume=7|issue=11|pages=10424–10432|doi=10.1021/nn405209u|pmid=24168315 |issn=1936-0851}}</ref> पूरी तरह से संलग्न घर्षण-विद्युत  नैनोजेनरेटर्स पानी और कठोर वातावरण में प्रयुक्त होते हैं<ref>{{Cite journal|last1=Yang|first1=Ya|last2=Zhang|first2=Hulin|last3=Liu|first3=Ruoyu|last4=Wen|first4=Xiaonan|last5=Hou|first5=Te-Chien|last6=Wang|first6=Zhong Lin|date=2013-07-16|title=पानी और कठोर वातावरण में अनुप्रयोगों के लिए पूरी तरह से संलग्न ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर|url=http://dx.doi.org/10.1002/aenm.201300376|journal=Advanced Energy Materials|volume=3|issue=12|pages=1563–1568|doi=10.1002/aenm.201300376|s2cid=94947493 |issn=1614-6832}}</ref> और जलविद्युत संचयन के लिए बहुस्तरीय डिस्कनैनो-जनित्र।<ref>{{Cite journal|last1=Xie|first1=Yannan|last2=Wang|first2=Sihong|last3=Niu|first3=Simiao|last4=Lin|first4=Long|last5=Jing|first5=Qingshen|last6=Su|first6=Yuanjie|last7=Wu|first7=Zhengyun|last8=Wang|first8=Zhong Lin|date=May 2014|title=जलविद्युत संचयन के लिए बहुस्तरीय डिस्क ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर|url=http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2014.03.015|journal=Nano Energy|volume=6|pages=129–136|doi=10.1016/j.nanoen.2014.03.015|issn=2211-2855}}</ref> हालांकि,नैनो-जनित्र के काम करने वाले मॉडल की सीमा के कारण, घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र की परतों के बीच उत्पन्न घर्षण अनिवार्य रूप से [[ऊर्जा रूपांतरण दक्षता]] और डिवाइस के स्थायित्व को कम करेगा। यह दोष पर्यावरणीय ऊर्जा संग्रह के क्षेत्र में घर्षणनैनो-जनित्र के आगे के अनुप्रयोग में बाधा डालता है। Zhonglin वैंग के समूह ने घर्षण समस्या को दूर करने के लिए एक घर्षण रहित इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शननैनो-जनित्र सर्कुलेशन नेटवर्क बनाने की कोशिश की।<ref>{{Cite journal|title=सुपर-टिकाऊ और अत्यधिक कुशल इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरित नैनोजेनरेटर सर्कुलेशन नेटवर्क प्रारंभिक रूप से पर्यावरणीय ऊर्जा के संचयन के लिए ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर द्वारा चार्ज किया जाता है|url=http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c10840.s002|access-date=2021-11-19|website=dx.doi.org|doi=10.1021/acsnano.0c10840.s002 }}</ref> उनके परीक्षणों में, इस घर्षण रहित इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शननैनो-जनित्र ने उच्च ऊर्जा परिवर्तित दक्षता और उत्कृष्ट स्थायित्व का प्रदर्शन किया। इस तरह के घर्षण रहितनैनो-जनित्र से बने परिसंचरण नेटवर्क का उपयोग जल तरंग ऊर्जा का संचयन करने और कुछ वायरलेस उपकरणों को लगातार ऊर्जा प्रदान करने के लिए किया जा सकता है।


इसके अलावा, छोटी बूंद ऊर्जा के संचयन के लिए उपयोग किए जाने वाले कुछ उपन्यास नैनोजेनरेटरों की सूचना मिली थी। शोधकर्ताओं ने एक ऑल वेदर ड्रॉपलेट-आधारित ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर तैयार किया, जो बिजली पैदा करने के लिए तरल और ठोस के बीच संपर्क विद्युतीकरण प्रभाव पर निर्भर था।<ref>{{Cite journal|title=वेव एनर्जी हार्वेस्टिंग के लिए ऑल-वेदर ड्रॉपलेट-आधारित ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर|url=http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.1c02790.s002|access-date=2021-11-19|website=dx.doi.org|doi=10.1021/acsnano.1c02790.s002 }}</ref> इस तरल-ठोस मॉडल का लाभ यह है कि यह प्रभावी ढंग से नैनोजेनरेटरों के पहनने से बचाता है। यूनलॉन्ग ज़ी के समूह ने एक जल-बूंद-संचय ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर के साथ एक सिलिकॉन सौर सेल के संयोजन वाले एक हाइब्रिड सेल की सूचना दी। इस हाईब्रिड सेल में सोलर और रेनड्रॉप दोनों तरह की एनर्जी को हार्वेस्ट करने की क्षमता थी।<ref>{{Cite journal|title=कार्बन डॉट-आधारित कम्पोजिट फिल्म एक साथ रेनड्रॉप ऊर्जा का संचयन और हाइब्रिड कोशिकाओं में सौर ऊर्जा रूपांतरण दक्षता को बढ़ावा देने के लिए|url=http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c03986.s001|access-date=2021-11-19|website=dx.doi.org|doi=10.1021/acsnano.0c03986.s001 }}</ref>
इसके अलावा, छोटी बूंद ऊर्जा के संचयन के लिए उपयोग किए जाने वाले कुछ उपन्यास नैनोजेनरेटरों की सूचना मिली थी। शोधकर्ताओं ने एक ऑल वेदर ड्रॉपलेट-आधारित घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र तैयार किया, जो बिजली पैदा करने के लिए तरल और ठोस के बीच संपर्क विद्युतीकरण प्रभाव पर निर्भर था।<ref>{{Cite journal|title=वेव एनर्जी हार्वेस्टिंग के लिए ऑल-वेदर ड्रॉपलेट-आधारित ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर|url=http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.1c02790.s002|access-date=2021-11-19|website=dx.doi.org|doi=10.1021/acsnano.1c02790.s002 }}</ref> इस तरल-ठोस मॉडल का लाभ यह है कि यह प्रभावी रूप से नैनोजेनरेटरों के पहनने से बचाता है। यूनलॉन्ग ज़ी के समूह ने एक जल-बूंद-संचय घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र के साथ एक सिलिकॉन सौर सेल के संयोजन वाले एक हाइब्रिड सेल की सूचना दी। इस हाईब्रिड सेल में सोलर और रेनड्रॉप दोनों तरह की एनर्जी को हार्वेस्ट करने की क्षमता थी।<ref>{{Cite journal|title=कार्बन डॉट-आधारित कम्पोजिट फिल्म एक साथ रेनड्रॉप ऊर्जा का संचयन और हाइब्रिड कोशिकाओं में सौर ऊर्जा रूपांतरण दक्षता को बढ़ावा देने के लिए|url=http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c03986.s001|access-date=2021-11-19|website=dx.doi.org|doi=10.1021/acsnano.0c03986.s001 }}</ref>
मानव शरीर की गति से ऊर्जा का संचयन
मानव शरीर की गति से ऊर्जा का संचयन


चूंकि लोगों के रोजमर्रा के जीवन में मानव शरीर पर प्रचुर मात्रा में यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न होती है, हम पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स और बायोमेडिकल अनुप्रयोगों को चार्ज करने के लिए यांत्रिक ऊर्जा की इस मात्रा को बिजली में परिवर्तित करने के लिए ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर का उपयोग कर सकते हैं।<ref>{{Cite journal|last1=Sala de Medeiros|first1=Marina|last2=Chanci|first2=Daniela|last3=Moreno|first3=Carolina|last4=Goswami|first4=Debkalpa|last5=Martinez|first5=Ramses V.|date=2019-07-25|title=ओम्निफोबिक ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स पर आधारित वाटरप्रूफ, सांस लेने योग्य और जीवाणुरोधी स्व-संचालित ई-वस्त्र|journal=Advanced Functional Materials|volume=29|issue=42|language=en|pages=1904350|doi=10.1002/adfm.201904350|s2cid=199644311 |issn=1616-301X}}</ref> यह लोगों के जीवन की सुविधा को बेहतर बनाने और व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक्स के अनुप्रयोग का विस्तार करने में मदद करेगा। अंतर्निहित लचीले मल्टी-लेयर ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स के साथ एक पैकेज्ड पावर-जनरेटिंग इनसोल का प्रदर्शन किया गया है, जो सामान्य चलने के दौरान यांत्रिक दबाव को कम करने में सक्षम बनाता है। यहां इस्तेमाल किया गया TENG संपर्क-पृथक्करण मोड पर निर्भर करता है और धूप में सुखाना के आवधिक संपीड़न के जवाब में प्रभावी है। इनसोल को प्रत्यक्ष शक्ति स्रोत के रूप में उपयोग करते हुए, हम पूरी तरह से पैक किए गए सेल्फ-लाइटिंग शू का विकास करते हैं जिसमें प्रदर्शन और मनोरंजन उद्देश्यों के लिए व्यापक अनुप्रयोग हैं। शरीर की गति से ऊर्जा संचयन के लिए एक टीईएनजी को शर्ट की भीतरी परत से जोड़ा जा सकता है। आम तौर पर चलने के तहत, वोल्टेज और वर्तमान घनत्व का अधिकतम उत्पादन 17 वी और 0.02 μA / सेमी तक होता है<sup>2</sup>, क्रमशः। कपड़ों पर चिपके हुए 2 सेमी×7 सेमी×0.08 सेमी के एकल परत आकार के साथ टीईएनजी को एक स्थायी शक्ति स्रोत के रूप में प्रदर्शित किया गया था जो न केवल 30 प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) को सीधे प्रकाश कर सकता है, बल्कि लिथियम आयन को भी चार्ज कर सकता है कपड़ों को लगातार ताली बजाकर बैटरी।
चूंकि लोगों के रोजमर्रा के जीवन में मानव शरीर पर प्रचुर मात्रा में यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न होती है, हम पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स और बायोमेडिकल अनुप्रयोगों को चार्ज करने के लिए यांत्रिक ऊर्जा की इस मात्रा को बिजली में परिवर्तित करने के लिए घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र का उपयोग कर सकते हैं।<ref>{{Cite journal|last1=Sala de Medeiros|first1=Marina|last2=Chanci|first2=Daniela|last3=Moreno|first3=Carolina|last4=Goswami|first4=Debkalpa|last5=Martinez|first5=Ramses V.|date=2019-07-25|title=ओम्निफोबिक ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स पर आधारित वाटरप्रूफ, सांस लेने योग्य और जीवाणुरोधी स्व-संचालित ई-वस्त्र|journal=Advanced Functional Materials|volume=29|issue=42|language=en|pages=1904350|doi=10.1002/adfm.201904350|s2cid=199644311 |issn=1616-301X}}</ref> यह लोगों के जीवन की सुविधा को अधिकतम अच्छा बनाने और व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक्स के अनुप्रयोग का विस्तार करने में मदद करेगा। अंतर्निहित लचीले मल्टी-लेयर घर्षण-विद्युत  नैनोजेनरेटर्स के साथ एक पैकेज्ड पावर-जनरेटिंग इनसोल का प्रदर्शन किया गया है, जो सामान्य चलने के समय यांत्रिक दबाव को कम करने में सक्षम बनाता है। यहां इस्तेमाल किया गया TENG संपर्क-पृथक्करण मोड पर निर्भर करता है और धूप में सुखाना के आवधिक संपीड़न के जवाब में प्रभावी है। इनसोल को प्रत्यक्ष शक्ति स्रोत के रूप में उपयोग करते हुए, हम पूरी तरह से पैक किए गए सेल्फ-लाइटिंग शू का विकास करते हैं जिसमें प्रदर्शन और मनोरंजन उद्देश्यों के लिए व्यापक अनुप्रयोग हैं। शरीर की गति से ऊर्जा संचयन के लिए एक टीईएनजी को शर्ट की भीतरी परत से जोड़ा जा सकता है। सामान्य रूप से चलने के तहत, विद्युत दाब और वर्तमान घनत्व का अधिकतम उत्पादन 17 वी और 0.02 μA / सेमी तक होता है<sup>2</sup>, क्रमशः। कपड़ों पर चिपके हुए 2 सेमी×7 सेमी×0.08 सेमी के एकल परत आकार के साथ टीईएनजी को एक स्थायी शक्ति स्रोत के रूप में प्रदर्शित किया गया था जो न केवल 30 प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) को सीधे प्रकाश कर सकता है, बल्कि लिथियम आयन को भी चार्ज कर सकता है कपड़ों को लगातार ताली बजाकर बैटरी।


स्व-संचालित सक्रिय तनाव/बल सेंसर
स्व-संचालित सक्रिय तनाव/बल सेंसर


एक ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर यांत्रिक रूप से ट्रिगर होने के बाद स्वचालित रूप से एक आउटपुट वोल्टेज और करंट उत्पन्न करता है। परिमाण या आउटपुट सिग्नल यांत्रिक विरूपण और उसके समय-निर्भर व्यवहार के प्रभाव को दर्शाता है। यह TENG का मूल सिद्धांत है जिसे स्व-संचालित प्रेशर सेंसर के रूप में लागू किया जा सकता है। वोल्टेज-आउटपुट सिग्नल पानी की एक बूंद से प्रेरित लागू दबाव को प्रतिबिंबित कर सकता है। सभी प्रकार के TENGs में उच्च संवेदनशीलता और बाहरी बल के प्रति तीव्र प्रतिक्रिया होती है और यह एक तेज शिखर संकेत के रूप में दिखाई देता है। इसके अलावा, पंख के एक टुकड़े के प्रभाव की प्रतिक्रिया (20 मिलीग्राम, संपर्क दबाव में ~0.4 Pa) का पता लगाया जा सकता है। संवेदक संकेत पूरी प्रक्रिया के इन विवरणों को स्पष्ट रूप से दिखा सकता है। मौजूदा परिणाम बताते हैं कि वास्तविक जीवन में सूक्ष्म दबाव को मापने के लिए हमारे सेंसर को लागू किया जा सकता है।<ref>{{Cite journal | last1 = Fan | first1 = F. R. | last2 = Lin | first2 = L. | last3 = Zhu | first3 = G. | last4 = Wu | first4 = W. | last5 = Zhang | first5 = R. | last6 = Wang | first6 = Z. L. | doi = 10.1021/nl300988z | title = माइक्रोपैटर्न वाली प्लास्टिक फिल्मों पर आधारित पारदर्शी ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर और सेल्फ-पावर्ड प्रेशर सेंसर| journal = Nano Letters | volume = 12 | issue = 6 | pages = 3109–3114 | year = 2012 | pmid =  22577731| bibcode = 2012NanoL..12.3109F | citeseerx = 10.1.1.454.4211 }}</ref>
एक घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र यांत्रिक रूप से ट्रिगर होने के बाद स्वचालित रूप से एक आउटपुट विद्युत दाब और धारा उत्पन्न करता है। परिमाण या आउटपुट सिग्नल यांत्रिक विरूपण और उसके समय-निर्भर व्यवहार के प्रभाव को दर्शाता है। यह TENG का मूल सिद्धांत है जिसे स्व-संचालित प्रेशर सेंसर के रूप में प्रयुक्त किया जा सकता है। विद्युत दाब-आउटपुट सिग्नल पानी की एक बूंद से प्रेरित प्रयुक्त दबाव को प्रतिबिंबित कर सकता है। सभी प्रकार के TENGs में उच्च संवेदनशीलता और बाहरी बल के प्रति तीव्र प्रतिक्रिया होती है और यह एक तेज शिखर संकेत के रूप में दिखाई देता है। इसके अलावा, पंख के एक टुकड़े के प्रभाव की प्रतिक्रिया (20 मिलीग्राम, संपर्क दबाव में ~0.4 Pa) का पता लगाया जा सकता है। संवेदक संकेत पूरी प्रक्रिया के इन विवरणों को स्पष्ट रूप से दिखा सकता है। मौजूदा परिणाम बताते हैं कि वास्तविक जीवन में सूक्ष्म दबाव को मापने के लिए हमारे सेंसर को प्रयुक्त किया जा सकता है।<ref>{{Cite journal | last1 = Fan | first1 = F. R. | last2 = Lin | first2 = L. | last3 = Zhu | first3 = G. | last4 = Wu | first4 = W. | last5 = Zhang | first5 = R. | last6 = Wang | first6 = Z. L. | doi = 10.1021/nl300988z | title = माइक्रोपैटर्न वाली प्लास्टिक फिल्मों पर आधारित पारदर्शी ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर और सेल्फ-पावर्ड प्रेशर सेंसर| journal = Nano Letters | volume = 12 | issue = 6 | pages = 3109–3114 | year = 2012 | pmid =  22577731| bibcode = 2012NanoL..12.3109F | citeseerx = 10.1.1.454.4211 }}</ref>
सक्रिय दाब संवेदक को समग्र के रूप में भी विकसित किया गया है। ट्राइबोइलेक्ट्रिक कम्पोजिट का शब्द एम्बेडेड तार के साथ स्पंज-आकार के बहुलक को संदर्भित करता है। कंपोजिट पर किसी भी दिशा में दबाव और प्रभाव लगाने से कंपोजिट एयर गैप की उपस्थिति के कारण सॉफ्ट पॉलीमर और सक्रिय तार के बीच चार्ज अलगाव होता है। दूसरे इलेक्ट्रोड के रूप में निष्क्रिय तार या तो बिना किसी हवा के अंतर के स्पंज के अंदर एम्बेडेड हो सकता है या संवेदक को एकल इलेक्ट्रोड मोड में काम करने की इजाजत देकर समग्र से बाहर रखा जा सकता है।<ref>{{cite journal|last1=Taghavi|first1=Majid|last2=Mattoli|first2=Virgilio|last3=Sadeghi|first3=Ali|last4=Mazzolai|first4=Barbara|last5=Beccai|first5=Lucia|title=मल्टीडायरेक्शनल प्रेशर एनर्जी हार्वेस्टिंग के लिए एक नया सॉफ्ट मेटल-पॉलिमर कम्पोजिट|journal=Advanced Energy Materials|volume=4|issue=12|pages=1400024|date=2 May 2014|doi=10.1002/aenm.201400024|doi-access=free}}</ref>
सक्रिय दाब संवेदक को समग्र के रूप में भी विकसित किया गया है। घर्षण-विद्युत  कम्पोजिट का शब्द एम्बेडेड तार के साथ स्पंज-आकार के बहुलक को संदर्भित करता है। कंपोजिट पर किसी भी दिशा में दबाव और प्रभाव लगाने से कंपोजिट एयर गैप की उपस्थिति के कारण सॉफ्ट पॉलीमर और सक्रिय तार के बीच चार्ज अलगाव होता है। दूसरे इलेक्ट्रोड के रूप में निष्क्रिय तार या तो बिना किसी हवा के अंतर के स्पंज के अंदर एम्बेडेड हो सकता है या संवेदक को एकल इलेक्ट्रोड मोड में काम करने की इजाजत देकर समग्र से बाहर रखा जा सकता है।<ref>{{cite journal|last1=Taghavi|first1=Majid|last2=Mattoli|first2=Virgilio|last3=Sadeghi|first3=Ali|last4=Mazzolai|first4=Barbara|last5=Beccai|first5=Lucia|title=मल्टीडायरेक्शनल प्रेशर एनर्जी हार्वेस्टिंग के लिए एक नया सॉफ्ट मेटल-पॉलिमर कम्पोजिट|journal=Advanced Energy Materials|volume=4|issue=12|pages=1400024|date=2 May 2014|doi=10.1002/aenm.201400024|doi-access=free}}</ref>
एक मामले में जब हम ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स का एक मैट्रिक्स सरणी बनाते हैं, तो एक सतह पर लागू एक बड़े क्षेत्र और स्व-संचालित दबाव मानचित्र को महसूस किया जा सकता है।<ref>{{Cite journal | last1 = Lin | first1 = L. | last2 = Xie | first2 = Y. | last3 = Wang | first3 = S. | last4 = Wu | first4 = W. | last5 = Niu | first5 = S. | last6 = Wen | first6 = X. | last7 = Wang | first7 = Z. L. | doi = 10.1021/nn4037514 | title = स्व-संचालित स्थिर और गतिशील दबाव का पता लगाने और स्पर्शनीय इमेजिंग के लिए ट्राइबोइलेक्ट्रिक एक्टिव सेंसर ऐरे| journal = ACS Nano | volume = 7 | issue = 9 | pages = 8266–8274 | year = 2013 | pmid =  23957827| s2cid = 29123522 | url = https://semanticscholar.org/paper/c748fd25c8b157d22aeb540f73e3aaee91bdfe13 }}</ref> स्थानीय दबाव के साथ TENG सरणी की प्रतिक्रिया को बहु-चैनल माप प्रणाली के माध्यम से मापा गया। TENG से दो प्रकार के आउटपुट सिग्नल होते हैं: ओपन सर्किट वोल्टेज और शॉर्ट सर्किट करंट। ओपन सर्किट वोल्टेज केवल एक यांत्रिक ट्रिगरिंग लागू करने के बाद TENG के अंतिम विन्यास द्वारा तय किया जाता है, ताकि यह विरूपण के परिमाण का एक माप हो, जिसे TENG द्वारा प्रदान की जाने वाली स्थिर जानकारी के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है। आउटपुट करंट उस दर पर निर्भर करता है जिस पर प्रेरित आवेश प्रवाहित होगा, ताकि वर्तमान संकेत यांत्रिक ट्रिगरिंग को लागू करने की गतिशील प्रक्रिया के प्रति अधिक संवेदनशील हो।
एक मामले में जब हम घर्षण-विद्युत  नैनोजेनरेटर्स का एक मैट्रिक्स सरणी बनाते हैं, तो एक सतह पर प्रयुक्त एक बड़े क्षेत्र और स्व-संचालित दबाव मानचित्र को महसूस किया जा सकता है।<ref>{{Cite journal | last1 = Lin | first1 = L. | last2 = Xie | first2 = Y. | last3 = Wang | first3 = S. | last4 = Wu | first4 = W. | last5 = Niu | first5 = S. | last6 = Wen | first6 = X. | last7 = Wang | first7 = Z. L. | doi = 10.1021/nn4037514 | title = स्व-संचालित स्थिर और गतिशील दबाव का पता लगाने और स्पर्शनीय इमेजिंग के लिए ट्राइबोइलेक्ट्रिक एक्टिव सेंसर ऐरे| journal = ACS Nano | volume = 7 | issue = 9 | pages = 8266–8274 | year = 2013 | pmid =  23957827| s2cid = 29123522 | url = https://semanticscholar.org/paper/c748fd25c8b157d22aeb540f73e3aaee91bdfe13 }}</ref> स्थानीय दबाव के साथ TENG सरणी की प्रतिक्रिया को बहु-चैनल माप प्रणाली के माध्यम से मापा गया। TENG से दो प्रकार के आउटपुट सिग्नल होते हैं: ओपन परिपथ विद्युत दाब और शॉर्ट परिपथ धारा। ओपन परिपथ विद्युत दाब केवल एक यांत्रिक ट्रिगरिंग प्रयुक्त करने के बाद TENG के अंतिम विन्यास द्वारा तय किया जाता है, ताकि यह विरूपण के परिमाण का एक माप हो, जिसे TENG द्वारा प्रदान की जाने वाली स्थिर जानकारी के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है। आउटपुट धारा उस दर पर निर्भर करता है जिस पर प्रेरित आवेश प्रवाहित होगा, ताकि वर्तमान संकेत यांत्रिक ट्रिगरिंग को प्रयुक्त करने की गतिशील प्रक्रिया के प्रति अधिक संवेदनशील हो।


ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर आधारित सक्रिय दबाव संवेदक और एकीकृत संवेदक सरणी के पारंपरिक निष्क्रिय दबाव संवेदकों पर कई फायदे हैं। सबसे पहले, सक्रिय सेंसर शॉर्ट-सर्किट करंट का उपयोग करके ओपन-सर्किट वोल्टेज और डायनेमिक प्रेशर सेंसिंग का उपयोग करके स्थिर दबाव संवेदन दोनों में सक्षम है, जबकि पारंपरिक सेंसर आमतौर पर लोडिंग दर की जानकारी प्रदान करने के लिए गतिशील संवेदन में अक्षम होते हैं। दूसरा, स्थिर और गतिशील संवेदन दोनों की त्वरित प्रतिक्रिया लोडिंग दबाव के बारे में विवरण प्रकट करने में सक्षम बनाती है। तीसरा, गतिशील संवेदन के लिए TENG की पता लगाने की सीमा 2.1 Pa जितनी कम है, TENG के उच्च आउटपुट के कारण। चौथा, इस काम में प्रस्तुत सक्रिय सेंसर सरणी में कोई बिजली की खपत नहीं है और यहां तक ​​कि स्व-संचालित दबाव मानचित्रण के लिए इसकी ऊर्जा संचयन कार्यक्षमता के साथ जोड़ा जा सकता है। इस क्षेत्र में भविष्य के कार्यों में उच्च स्थानिक रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करने के लिए पिक्सेल आकार का लघुकरण और आकार-अनुकूली दबाव इमेजिंग के लिए पूरी तरह से लचीले सब्सट्रेट पर TEAS मैट्रिक्स का एकीकरण शामिल है।
घर्षण-विद्युत  प्रभाव पर आधारित सक्रिय दबाव संवेदक और एकीकृत संवेदक सरणी के पारंपरिक निष्क्रिय दबाव संवेदकों पर कई फायदे हैं। सबसे पहले, सक्रिय सेंसर लघु परिपथ धारा का उपयोग करके ओपन-परिपथ विद्युत दाब और डायनेमिक प्रेशर सेंसिंग का उपयोग करके स्थिर दबाव संवेदन दोनों में सक्षम है, जबकि पारंपरिक सेंसर सामान्य रूप से लोडिंग दर की जानकारी प्रदान करने के लिए गतिशील संवेदन में अक्षम होते हैं। दूसरा, स्थिर और गतिशील संवेदन दोनों की त्वरित प्रतिक्रिया लोडिंग दबाव के बारे में विवरण प्रकट करने में सक्षम बनाती है। तीसरा, गतिशील संवेदन के लिए TENG की पता लगाने की सीमा 2.1 Pa जितनी कम है, TENG के उच्च आउटपुट के कारण। चौथा, इस काम में प्रस्तुत सक्रिय सेंसर सरणी में कोई बिजली की खपत नहीं है और यहां तक ​​कि स्व-संचालित दबाव मानचित्रण के लिए इसकी ऊर्जा संचयन कार्यक्षमता के साथ जोड़ा जा सकता है। इस क्षेत्र में भविष्य के कार्यों में उच्च स्थानिक रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करने के लिए पिक्सेल आकार का लघुकरण और आकार-अनुकूली दबाव इमेजिंग के लिए पूरी तरह से लचीले सब्सट्रेट पर TEAS मैट्रिक्स का एकीकरण सम्मिलित है।


स्व-संचालित गति संवेदक
स्व-संचालित गति संवेदक


[[File:Self-powered encoder.png|thumb|स्मार्ट बेल्ट-पुली सिस्टम घर्षण को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करके एनकोडर सर्किट को शक्ति प्रदान करता है]]स्व-संचालित सेंसर की अवधि सरल वोल्टेज-आउटपुट 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 जिम्मेदार सभी इलेक्ट्रॉनिक्स को शक्ति प्रदान करती है। उदाहरण के लिए, स्व-संचालित ट्राइबोइलेक्ट्रिक एनकोडर, स्मार्ट बेल्ट-पुली सिस्टम में एकीकृत, एक कैपेसिटर में कटी हुई ऊर्जा को संग्रहीत करके और एक माइक्रोकंट्रोलर और एक एलसीडी सहित सर्किट को पूरी तरह से पावर करके घर्षण को उपयोगी विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।<ref>{{cite journal|last1=Taghavi|first1=Majid|last2=Sedeghi|first2=Ali|last3=Mondini|first3=Alessio|last4=Mazzolai|first4=Barbara|last5=Beccai|first5=Lucia|last6=Mattoli|first6=Virgilio|title=ट्राइबोइलेक्ट्रिक स्मार्ट मशीन तत्व और स्व-संचालित एनकोडर|journal=Nano Energy|volume=13|date=2015|pages=92–102|doi=10.1016/j.nanoen.2015.02.011}}</ref>
[[File:Self-powered encoder.png|thumb|स्मार्ट बेल्ट-पुली प्रणाली घर्षण को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करके एनकोडर परिपथ को शक्ति प्रदान करता है]]स्व-संचालित सेंसर की अवधि सरल विद्युत दाब-आउटपुट 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 जिम्मेदार सभी इलेक्ट्रॉनिक्स को शक्ति प्रदान करती है। उदाहरण के लिए, स्व-संचालित घर्षण-विद्युत  एनकोडर, स्मार्ट बेल्ट-पुली प्रणाली में एकीकृत, एक कैपेसिटर में कटी हुई ऊर्जा को संग्रहीत करके और एक माइक्रोकंट्रोलर और एक एलसीडी सहित परिपथ को पूरी तरह से पावर करके घर्षण को उपयोगी विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।<ref>{{cite journal|last1=Taghavi|first1=Majid|last2=Sedeghi|first2=Ali|last3=Mondini|first3=Alessio|last4=Mazzolai|first4=Barbara|last5=Beccai|first5=Lucia|last6=Mattoli|first6=Virgilio|title=ट्राइबोइलेक्ट्रिक स्मार्ट मशीन तत्व और स्व-संचालित एनकोडर|journal=Nano Energy|volume=13|date=2015|pages=92–102|doi=10.1016/j.nanoen.2015.02.011}}</ref>
स्व-संचालित सक्रिय रासायनिक सेंसर
स्व-संचालित सक्रिय रासायनिक सेंसर


ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स के लिए, इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने और सतह के आकारिकी को बदलने की क्षमता में सबसे बड़े अंतर वाली सामग्री का चयन करके विपरीत पक्षों पर चार्ज पीढ़ी को अधिकतम किया जा सकता है। ऐसे मामले में, TENG का आउटपुट ट्राइबोइलेक्ट्रिक सामग्री की सतह पर सोखने वाले अणुओं के प्रकार और एकाग्रता पर निर्भर करता है, जिसका उपयोग रासायनिक और जैव रासायनिक सेंसर बनाने के लिए किया जा सकता है। एक उदाहरण के रूप में, TENG का प्रदर्शन धातु की प्लेट पर Au नैनोकणों (NPs) के संयोजन पर निर्भर करता है। ये असेंबल किए गए एयू एनपी न केवल तनाव 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 TENG का विद्युत उत्पादन बढ़ जाएगा। इकट्ठे एयू एनपी पर 3-मर्कैप्टोप्रोपियोनिक एसिड (3-एमपीए) अणुओं के आगे संशोधन के माध्यम से, उच्च-आउटपुट नैनोजेनरेटर एचजी की ओर अत्यधिक संवेदनशील और चयनात्मक नैनोसेंसर बन सकता है।<sup>Au NPs और Hg की विभिन्न ट्राइबोइलेक्ट्रिक ध्रुवता के कारण 2+</sup> आयनों का पता लगाना<sup>2+</sup> आयन। अपनी उच्च संवेदनशीलता, चयनात्मकता और सरलता के साथ, TENG Hg के निर्धारण के लिए काफी संभावनाएं रखता है<sup>पर्यावरण के नमूनों में 2+</sup> आयन। TENG अगम्य और पहुंच से वंचित चरम वातावरण के लिए भविष्य की संवेदन प्रणाली है। जैसा कि विभिन्न आयनों, अणुओं और सामग्रियों में उनके अद्वितीय ट्राइबोइलेक्ट्रिक ध्रुवीयताएं होती हैं, हम उम्मीद करते हैं कि TENG या तो एक विद्युत टर्न-ऑन या टर्न-ऑफ सेंसर बन सकता है, जब एनालिटिक्स संशोधित इलेक्ट्रोड सतह के लिए चुनिंदा रूप से बाध्यकारी होते हैं। हमारा मानना ​​है कि यह काम संबंधित TENG अध्ययनों के लिए शुरुआती पत्थर के रूप में काम करेगा और निकट भविष्य में डीएनए और प्रोटीन जैसे अन्य धातु आयनों और बायोमोलेक्यूल्स की ओर TENG के विकास को प्रेरित करेगा।<ref>{{Cite journal | last1 = Lin | first1 = Z. H. | last2 = Zhu | first2 = G. | last3 = Zhou | first3 = Y. S. | last4 = Yang | first4 = Y. | last5 = Bai | first5 = P. | last6 = Chen | first6 = J. | last7 = Wang | first7 = Z. L. | doi = 10.1002/ange.201300437 | title = मर्करी आयन डिटेक्शन के लिए एक स्व-संचालित ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोसेंसर| journal = Angewandte Chemie | volume = 125 | issue = 19 | pages = 5169–5173 | year = 2013 | pmid =  23568745| bibcode = 2013AngCh.125.5169L }}</ref>
घर्षण-विद्युत  नैनोजेनरेटर्स के लिए, इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने और सतह के आकारिकी को बदलने की क्षमता में सबसे बड़े अंतर वाली सामग्री का चयन करके विपरीत पक्षों पर चार्ज पीढ़ी को अधिकतम किया जा सकता है। ऐसे मामले में, TENG का आउटपुट घर्षण-विद्युत  सामग्री की सतह पर सोखने वाले अणुओं के प्रकार और एकाग्रता पर निर्भर करता है, जिसका उपयोग रासायनिक और जैव रासायनिक सेंसर बनाने के लिए किया जा सकता है। एक उदाहरण के रूप में, TENG का प्रदर्शन धातु की प्लेट पर Au नैनोकणों (NPs) के संयोजन पर निर्भर करता है। ये असेंबल किए गए एयू एनपी न केवल तनाव 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 TENG का विद्युत उत्पादन बढ़ जाएगा। इकट्ठे एयू एनपी पर 3-मर्कैप्टोप्रोपियोनिक एसिड (3-एमपीए) अणुओं के आगे संशोधन के माध्यम से, उच्च-आउटपुटनैनो-जनित्र एचजी की ओर अत्यधिक संवेदनशील और चयनात्मक नैनोसेंसर बन सकता है।<sup>Au NPs और Hg की विभिन्न घर्षण-विद्युत  ध्रुवता के कारण 2+</sup> आयनों का पता लगाना<sup>2+</sup> आयन। अपनी उच्च संवेदनशीलता, चयनात्मकता और सरलता के साथ, TENG Hg के निर्धारण के लिए काफी संभावनाएं रखता है<sup>पर्यावरण के नमूनों में 2+</sup> आयन। TENG अगम्य और पहुंच से वंचित चरम वातावरण के लिए भविष्य की संवेदन प्रणाली है। जैसा कि विभिन्न आयनों, अणुओं और सामग्रियों में उनके अद्वितीय घर्षण-विद्युत  ध्रुवीयताएं होती हैं, हम उपेक्षा करते हैं कि TENG या तो एक विद्युत टर्न-ऑन या टर्न-ऑफ सेंसर बन सकता है, जब एनालिटिक्स संशोधित इलेक्ट्रोड सतह के लिए चुनिंदा रूप से बाध्यकारी होते हैं। हमारा मानना ​​है कि यह काम संबंधित TENG अध्ययनों के लिए शुरुआती पत्थर के रूप में काम करेगा और निकट भविष्य में डीएनए और प्रोटीन जैसे अन्य धातु आयनों और बायोमोलेक्यूल्स की ओर TENG के विकास को प्रेरित करेगा।<ref>{{Cite journal | last1 = Lin | first1 = Z. H. | last2 = Zhu | first2 = G. | last3 = Zhou | first3 = Y. S. | last4 = Yang | first4 = Y. | last5 = Bai | first5 = P. | last6 = Chen | first6 = J. | last7 = Wang | first7 = Z. L. | doi = 10.1002/ange.201300437 | title = मर्करी आयन डिटेक्शन के लिए एक स्व-संचालित ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोसेंसर| journal = Angewandte Chemie | volume = 125 | issue = 19 | pages = 5169–5173 | year = 2013 | pmid =  23568745| bibcode = 2013AngCh.125.5169L }}</ref>




=== सामग्री और सतह संरचनाओं की पसंद ===
=== सामग्री और सतह संरचनाओं की पसंद ===


ज्ञात लगभग सभी सामग्री धातु से लेकर बहुलक तक, रेशम और लकड़ी तक, लगभग हर चीज में ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन प्रभाव प्रदर्शित करती है। ये सभी सामग्रियां TENGs के निर्माण के लिए उम्मीदवार हो सकती हैं, ताकि TENG के लिए सामग्री के विकल्प बहुत बड़े हों। हालांकि, इलेक्ट्रॉन प्राप्त करने/खोने के लिए सामग्री की क्षमता इसकी ध्रुवीयता पर निर्भर करती है। जॉन कार्ल विल्के ने 1757 में स्थैतिक आवेशों पर पहली ट्राइबोइलेक्ट्रिक श्रृंखला प्रकाशित की। श्रृंखला के नीचे की ओर एक सामग्री, जब श्रृंखला के शीर्ष के पास की सामग्री को छुआ जाता है, तो अधिक ऋणात्मक आवेश प्राप्त होगा। श्रृंखला में दो सामग्रियां एक-दूसरे से जितनी दूर होती हैं, उतना ही अधिक आवेश हस्तांतरित होता है।
ज्ञात लगभग सभी सामग्री धातु से लेकर बहुलक तक, रेशम और लकड़ी तक, लगभग हर चीज में ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन प्रभाव प्रदर्शित करती है। ये सभी सामग्रियां TENGs के निर्माण के लिए उम्मीदवार हो सकती हैं, ताकि TENG के लिए सामग्री के विकल्प बहुत बड़े हों। हालांकि, इलेक्ट्रॉन प्राप्त करने/खोने के लिए सामग्री की क्षमता 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 सामग्री, जब श्रृंखला के शीर्ष के पास की सामग्री को छुआ जाता है, तो अधिक ऋणात्मक आवेश प्राप्त होगा। श्रृंखला में दो सामग्रियां एक-दूसरे से जितनी दूर होती हैं, उतना ही अधिक आवेश हस्तांतरित होता है।
ट्राइबोइलेक्ट्रिक श्रृंखला में सामग्रियों की पसंद के अलावा, सतहों के आकारिकी को भौतिक तकनीकों द्वारा पिरामिड-, वर्ग- या गोलार्ध-आधारित सूक्ष्म- या नैनो-पैटर्न के निर्माण के साथ संशोधित किया जा सकता है, जो संपर्क क्षेत्र को बढ़ाने के लिए प्रभावी हैं। और संभवतः त्रिकोणीय विद्युतीकरण। हालाँकि, सतह पर निर्मित ऊबड़-खाबड़ संरचना घर्षण बल को बढ़ा सकती है, जो संभवतः TENG की ऊर्जा रूपांतरण दक्षता को कम कर सकती है। इसलिए, रूपांतरण दक्षता को अधिकतम करने के लिए एक अनुकूलन तैयार करना होगा।
घर्षण-विद्युत  श्रृंखला में सामग्रियों की पसंद के अलावा, सतहों के आकारिकी को भौतिक तकनीकों द्वारा पिरामिड-, वर्ग- या गोलार्ध-आधारित सूक्ष्म- या नैनो-पैटर्न के निर्माण के साथ संशोधित किया जा सकता है, जो संपर्क क्षेत्र को बढ़ाने के लिए प्रभावी हैं। और संभवतः त्रिकोणीय विद्युतीकरण। हालाँकि, सतह पर निर्मित ऊबड़-खाबड़ संरचना घर्षण बल को बढ़ा सकती है, जो संभवतः TENG की ऊर्जा रूपांतरण दक्षता को कम कर सकती है। इसलिए, रूपांतरण दक्षता को अधिकतम करने के लिए एक अनुकूलन तैयार करना होगा।


त्रिकोणीय विद्युतीकरण प्रभाव को बढ़ाने के लिए सामग्रियों की सतहों को रासायनिक रूप से विभिन्न अणुओं, नैनोट्यूब, नैनोवायर या नैनोकणों का उपयोग करके क्रियाशील किया जा सकता है। सरफेस फंक्शनलाइजेशन काफी हद तक सरफेस पोटेंशियल को बदल सकता है। सतहों पर नैनोस्ट्रक्चर की शुरूआत स्थानीय संपर्क विशेषताओं को बदल सकती है, जिससे ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन में सुधार हो सकता है। इसमें सामग्री की एक श्रृंखला और उपलब्ध नैनोस्ट्रक्चर की एक श्रृंखला के परीक्षण के लिए बड़ी संख्या में अध्ययन शामिल होंगे।
त्रिकोणीय विद्युतीकरण प्रभाव को बढ़ाने के लिए सामग्रियों की सतहों को रासायनिक रूप से विभिन्न अणुओं, नैनोट्यूब, नैनोवायर या नैनोकणों का उपयोग करके क्रियाशील किया जा सकता है। सरफेस फंक्शनलाइजेशन काफी हद तक सरफेस पोटेंशियल को बदल सकता है। सतहों पर नैनोस्ट्रक्चर की शुरूआत स्थानीय संपर्क विशेषताओं को बदल सकती है, जिससे ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन में सुधार हो सकता है। इसमें सामग्री की एक श्रृंखला और उपलब्ध नैनोस्ट्रक्चर की एक श्रृंखला के परीक्षण के लिए बड़ी संख्या में अध्ययन सम्मिलित होंगे।


इन शुद्ध सामग्रियों के अलावा, संपर्क सामग्री कंपोजिट्स से बनाई जा सकती है, जैसे बहुलक मैट्रिक्स में नैनोकणों को एम्बेड करना। यह न केवल सतह विद्युतीकरण को बदलता है, बल्कि सामग्रियों की पारगम्यता को भी बदलता है ताकि वे इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण के लिए प्रभावी हो सकें।
इन शुद्ध सामग्रियों के अलावा, संपर्क सामग्री कंपोजिट्स से बनाई जा सकती है, जैसे बहुलक मैट्रिक्स में नैनोकणों को एम्बेड करना। यह न केवल सतह विद्युतीकरण को बदलता है, बल्कि सामग्रियों की पारगम्यता को भी बदलता है ताकि वे इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण के लिए प्रभावी हो सकें।
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=== योग्यता के मानक और आंकड़े ===
=== योग्यता के मानक और आंकड़े ===


योग्यता का एक प्रदर्शन आंकड़ा (FOM<sub>P</sub>) ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स के प्रदर्शन का मात्रात्मक मूल्यांकन करने के लिए विकसित किया गया है, जिसमें एक स्ट्रक्चरल फिगर-ऑफ-मेरिट (एफओएम) शामिल है।<sub>S</sub>) TENG की संरचना से संबंधित है और एक भौतिक आकृति-योग्यता (FOM<sub>M</sub>) जो सतह आवेश घनत्व का वर्ग है।<ref>{{cite journal|last1=Zi|first1=Yunlong|last2=Niu|first2=Simiao|last3=Wang|first3=Jie|last4=Wen|first4=Zhen|last5=Tang|first5=Wei|last6=Wang|first6=Zhong Lin|title=ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स के प्रदर्शन की मात्रा निर्धारित करने के लिए मानक और गुण|journal=Nature Communications|volume=6:8376|date=2015|pages=8376|doi=10.1038/ncomms9376|pmid=26406279|pmc=4598564|bibcode=2015NatCo...6.8376Z}}</ref> ब्रेकडाउन प्रभाव को ध्यान में रखते हुए, एक संशोधित आंकड़ा-योग्यता भी प्रस्तावित है।<ref name="A Universal Standardized Method for">{{cite journal|last1=Xia|first1=Xin|last2=Fu|first2=Jingjing|last3=Zi|first3=Yunlong|title=नैनोजेनरेटर्स के आउटपुट क्षमता आकलन के लिए एक सार्वभौमिक मानकीकृत विधि|journal=Nature Communications|volume=10:4428|date=2019|issue=1|pages=4428|doi=10.1038/s41467-019-12465-2|pmid=31562336|pmc=6765008|bibcode=2019NatCo..10.4428X}}</ref> FOM के आधार पर, विभिन्न TENGs के आउटपुट की तुलना और मूल्यांकन किया जा सकता है।
योग्यता का एक प्रदर्शन आंकड़ा (FOM<sub>P</sub>) घर्षण-विद्युत  नैनोजेनरेटर्स के प्रदर्शन का मात्रात्मक मूल्यांकन करने के लिए विकसित किया गया है, जिसमें एक स्ट्रक्चरल फिगर-ऑफ-मेरिट (एफओएम) सम्मिलित है।<sub>S</sub>) TENG की संरचना से संबंधित है और एक भौतिक आकृति-योग्यता (FOM<sub>M</sub>) जो सतह आवेश घनत्व का वर्ग है।<ref>{{cite journal|last1=Zi|first1=Yunlong|last2=Niu|first2=Simiao|last3=Wang|first3=Jie|last4=Wen|first4=Zhen|last5=Tang|first5=Wei|last6=Wang|first6=Zhong Lin|title=ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स के प्रदर्शन की मात्रा निर्धारित करने के लिए मानक और गुण|journal=Nature Communications|volume=6:8376|date=2015|pages=8376|doi=10.1038/ncomms9376|pmid=26406279|pmc=4598564|bibcode=2015NatCo...6.8376Z}}</ref> ब्रेकडाउन प्रभाव को ध्यान में रखते हुए, एक संशोधित आंकड़ा-योग्यता भी प्रस्तावित है।<ref name="A Universal Standardized Method for">{{cite journal|last1=Xia|first1=Xin|last2=Fu|first2=Jingjing|last3=Zi|first3=Yunlong|title=नैनोजेनरेटर्स के आउटपुट क्षमता आकलन के लिए एक सार्वभौमिक मानकीकृत विधि|journal=Nature Communications|volume=10:4428|date=2019|issue=1|pages=4428|doi=10.1038/s41467-019-12465-2|pmid=31562336|pmc=6765008|bibcode=2019NatCo..10.4428X}}</ref> FOM के आधार पर, विभिन्न TENGs के आउटपुट की तुलना और मूल्यांकन किया जा सकता है।


TENG के ऊर्जा उत्पादन के लिए चक्र
TENG के ऊर्जा उत्पादन के लिए चक्र
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TENG के अधिकतम ऊर्जा उत्पादन के लिए चक्र।
TENG के अधिकतम ऊर्जा उत्पादन के लिए चक्र।
लोड और शॉर्ट सर्किट स्थितियों के बीच आवधिक परिवर्तन से, अधिकतम ऊर्जा उत्पादन के चक्र प्राप्त किए जा सकते हैं। जब भार अनंत के बराबर होता है, तो V-Q एक समलम्बाकार आकार बन जाता है, जिसके कोने अधिकतम शॉर्ट-सर्किट ट्रांसफर चार्ज Q द्वारा निर्धारित किए जाते हैं<sub>SC,max</sub>, और अधिकतम आउटपुट ऊर्जा की गणना इस प्रकार की जा सकती है:
लोड और शॉर्ट परिपथ स्थितियों के बीच आवधिक परिवर्तन से, अधिकतम ऊर्जा उत्पादन के चक्र प्राप्त किए जा सकते हैं। जब भार अनंत के बराबर होता है, तो V-Q एक समलम्बाकार आकार बन जाता है, जिसके कोने अधिकतम लघु परिपथ ट्रांसफर चार्ज Q द्वारा निर्धारित किए जाते हैं<sub>SC,max</sub>, और अधिकतम आउटपुट ऊर्जा की गणना इस प्रकार की जा सकती है:
<math display="block">E_{\text{m}}=\frac{1}{2} Q_{\text{SC,max}}(V_{\text{OC,max}} +V_{\text{OC}}\prime)</math>
<math display="block">E_{\text{m}}=\frac{1}{2} Q_{\text{SC,max}}(V_{\text{OC,max}} +V_{\text{OC}}\prime)</math>


[[File:Cycles for maximized energy output (CMEO) of TENG.jpg|thumb|TENG के अधिकतम ऊर्जा उत्पादन (CMEO) के लिए चक्र]];टेंग के आंकड़े-योग्यता (एफओएम)।
[[File:Cycles for maximized energy output (CMEO) of TENG.jpg|thumb|TENG के अधिकतम ऊर्जा उत्पादन (CMEO) के लिए चक्र]];टेंग के आंकड़े-योग्यता (एफओएम)।
अनंत भार प्रतिरोध के साथ CMEO में संचालित TENG के लिए, अवधि T में समय के दो भाग शामिल हैं। एक भाग TENG में सापेक्ष गति से है, और दूसरा भाग शॉर्ट-सर्किट स्थिति में निर्वहन प्रक्रिया से है। ब्रेकडाउन प्रभाव ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स में व्यापक रूप से विद्यमान है, जो प्रभावी अधिकतम ऊर्जा उत्पादन, ई को गंभीरता से प्रभावित करेगा<sub>em</sub>.<ref>{{cite journal| first1 = Yunlong | last1 = Zi| first2 = Changsheng | last2 = Wu| first3 = Wenbo | last3 = Ding| first4 = Zhong Lin | last4 = Wang | date = 2017| title = एयर ब्रेकडाउन द्वारा लिमिटेड के रूप में संपर्क-पृथक्करण-ट्रिगर ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स का अधिकतम प्रभावी ऊर्जा उत्पादन| journal = Advanced Functional Materials| volume = 27|issue = 24| pages = 1700049|doi = 10.1002/adfm.201700049| s2cid = 136238915| url = https://semanticscholar.org/paper/640abc5b006c3d8fb0bae407f9a2a19ed0022e6a}}</ref>
अनंत भार प्रतिरोध के साथ CMEO में संचालित TENG के लिए, अवधि T में समय के दो भाग सम्मिलित हैं। एक भाग TENG में सापेक्ष गति से है, और दूसरा भाग लघु परिपथ स्थिति में निर्वहन प्रक्रिया से है। ब्रेकडाउन प्रभाव घर्षण-विद्युत  नैनोजेनरेटर्स में व्यापक रूप से विद्यमान है, जो प्रभावी अधिकतम ऊर्जा उत्पादन, ई को गंभीरता से प्रभावित करेगा<sub>em</sub>.<ref>{{cite journal| first1 = Yunlong | last1 = Zi| first2 = Changsheng | last2 = Wu| first3 = Wenbo | last3 = Ding| first4 = Zhong Lin | last4 = Wang | date = 2017| title = एयर ब्रेकडाउन द्वारा लिमिटेड के रूप में संपर्क-पृथक्करण-ट्रिगर ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स का अधिकतम प्रभावी ऊर्जा उत्पादन| journal = Advanced Functional Materials| volume = 27|issue = 24| pages = 1700049|doi = 10.1002/adfm.201700049| s2cid = 136238915| url = https://semanticscholar.org/paper/640abc5b006c3d8fb0bae407f9a2a19ed0022e6a}}</ref>
इसलिए, ब्रेकडाउन प्रभाव पर विचार करते हुए सीएमईओ में औसत आउटपुट पावर पी को संतुष्ट होना चाहिए:
इसलिए, ब्रेकडाउन प्रभाव पर विचार करते हुए सीएमईओ में औसत आउटपुट पावर पी को संतुष्ट होना चाहिए:
<math display="block">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}}}</math>
<math display="block">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}}}</math>
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TENG की ऊर्जा-रूपांतरण दक्षता को व्यक्त किया जा सकता है (CMEO पर R=∞ ब्रेकडाउन प्रभावों पर विचार करते हुए):
TENG की ऊर्जा-रूपांतरण दक्षता को व्यक्त किया जा सकता है (CMEO पर R=∞ ब्रेकडाउन प्रभावों पर विचार करते हुए):
<math display="block">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}}}}</math>
<math display="block">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}}}}</math>
यहाँ F, TENG के संचालन के दौरान औसत विघटनकारी बल के लिए है।<ref>{{cite journal| first1 = Guoqiang | last1 = Xu| first2 = Xiaoyi | last2 = Li| first3 = Xin | last3 = Xia| first4 = Jingjing | last4 = Fu| first5 = Wenbo | last5 = Ding| first6 = Yunlong | last6 = Zi| date = 2019| title = ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स में बल और ऊर्जा रूपांतरण पर| journal = Nano Energy| volume = 59|pages = 154–161|doi =10.1016/j.nanoen.2019.02.035| s2cid = 139271513}}</ref> यह बल घर्षण बल, वायु प्रतिरोध बल या अन्य हो सकता है। TENG के संचालन के दौरान औसत विघटनकारी बल के लिए खड़ा है। यह बल घर्षण बल, वायु प्रतिरोध बल या अन्य हो सकता है।
यहाँ F, TENG के संचालन के समय औसत विघटनकारी बल के लिए है।<ref>{{cite journal| first1 = Guoqiang | last1 = Xu| first2 = Xiaoyi | last2 = Li| first3 = Xin | last3 = Xia| first4 = Jingjing | last4 = Fu| first5 = Wenbo | last5 = Ding| first6 = Yunlong | last6 = Zi| date = 2019| title = ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स में बल और ऊर्जा रूपांतरण पर| journal = Nano Energy| volume = 59|pages = 154–161|doi =10.1016/j.nanoen.2019.02.035| s2cid = 139271513}}</ref> यह बल घर्षण बल, वायु प्रतिरोध बल या अन्य हो सकता है। TENG के संचालन के समय औसत विघटनकारी बल के लिए खड़ा है। यह बल घर्षण बल, वायु प्रतिरोध बल या अन्य हो सकता है।
इसलिए, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि शब्द <math>\frac{E_{\text{em}}}{x_{\text{max}}}</math> TENG की विशेषताओं से औसत शक्ति और ऊर्जा-रूपांतरण दक्षता दोनों को निर्धारित करता है। इ<sub>em</sub> क्यू शामिल है<sub>SC,max</sub> यह त्रिकोणीय विद्युतीकरण क्षेत्र A के समानुपाती है। इसलिए, आउटपुट ऊर्जा पर TENG आकार के प्रभाव को बाहर करने के लिए, क्षेत्र A को इस शब्द के भाजक में रखा जाना चाहिए और फिर शब्द <math>\frac{E_{\text{em}}}{Ax_{\text{max}}}</math> TENG की खूबियों को निर्धारित करता है। क्यू<sub>SC,max</sub>, में<sub>OC,max</sub> और वी<sub> max</sub>' सभी पृष्ठ आवेश घनत्व σ के समानुपाती होते हैं। इसलिए, ई<sub>em</sub> पृष्ठीय आवेश घनत्व σ के वर्ग के समानुपाती होता है। फिर, एक आयाम रहित संरचनात्मक FOM (FOM<sub>S</sub>) TENG को परिभाषित किया जा सकता है, क्योंकि कारक केवल संरचनात्मक मापदंडों और x पर निर्भर करता है<sub>max</sub>:
इसलिए, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि शब्द <math>\frac{E_{\text{em}}}{x_{\text{max}}}</math> TENG की विशेषताओं से औसत शक्ति और ऊर्जा-रूपांतरण दक्षता दोनों को निर्धारित करता है। इ<sub>em</sub> क्यू सम्मिलित है<sub>SC,max</sub> यह त्रिकोणीय विद्युतीकरण क्षेत्र A के समानुपाती है। इसलिए, आउटपुट ऊर्जा पर TENG आकार के प्रभाव को बाहर करने के लिए, क्षेत्र A को इस शब्द के भाजक में रखा जाना चाहिए और फिर शब्द <math>\frac{E_{\text{em}}}{Ax_{\text{max}}}</math> TENG की खूबियों को निर्धारित करता है। क्यू<sub>SC,max</sub>, में<sub>OC,max</sub> और वी<sub> max</sub>' सभी पृष्ठ आवेश घनत्व σ के समानुपाती होते हैं। इसलिए, ई<sub>em</sub> पृष्ठीय आवेश घनत्व σ के वर्ग के समानुपाती होता है। फिर, एक आयाम रहित संरचनात्मक FOM (FOM<sub>S</sub>) TENG को परिभाषित किया जा सकता है, क्योंकि कारक केवल संरचनात्मक मापदंडों और x पर निर्भर करता है<sub>max</sub>:
<math display="block">FOM_{\text{S}}=2\epsilon_0/\sigma^2 \frac{E_{\text{em}}}{Ax_{\text{max}}}</math>
<math display="block">FOM_{\text{S}}=2\epsilon_0/\sigma^2 \frac{E_{\text{em}}}{Ax_{\text{max}}}</math>
यहाँ एह<sub>0</sub> निर्वात की पारगम्यता है। यह संरचनात्मक FOM संरचनात्मक डिजाइन से TENG की योग्यता का प्रतिनिधित्व करता है। और फिर प्रदर्शन FOM (FOM<sub>P</sub>) TENG को इस प्रकार परिभाषित किया जा सकता है:
यहाँ एह<sub>0</sub> निर्वात की पारगम्यता है। यह संरचनात्मक FOM संरचनात्मक डिजाइन से TENG की योग्यता का प्रतिनिधित्व करता है। और फिर प्रदर्शन FOM (FOM<sub>P</sub>) TENG को इस प्रकार परिभाषित किया जा सकता है:
<math display="block">FOM_{\text{P}}=2\epsilon_0 \frac{E_{\text{em}}}{Ax_{\text{max}}}</math>
<math display="block">FOM_{\text{P}}=2\epsilon_0 \frac{E_{\text{em}}}{Ax_{\text{max}}}</math>
Here, [[File:Breakdown measurement circuit.jpg|thumb|ब्रेकडाउन माप सर्किट]]
Here, [[File:Breakdown measurement circuit.jpg|thumb|ब्रेकडाउन माप परिपथ]]
<math display="block">FOM_{\text{M}}=\sigma^2</math>
<math display="block">FOM_{\text{M}}=\sigma^2</math>
जो भौतिक गुणों से संबंधित एकमात्र घटक है। एफओएम<sub>P</sub> TENGs की किस्मों का मूल्यांकन करने के लिए सार्वभौमिक मानक के रूप में माना जा सकता है, क्योंकि यह TENG के मोड और आकार की परवाह किए बिना सबसे बड़ी संभव औसत उत्पादन शक्ति के सीधे आनुपातिक है और उच्चतम प्राप्त करने योग्य ऊर्जा-रूपांतरण दक्षता से संबंधित है।
जो भौतिक गुणों से संबंधित एकमात्र घटक है। एफओएम<sub>P</sub> TENGs की किस्मों का मूल्यांकन करने के लिए सार्वभौमिक मानक के रूप में माना जा सकता है, क्योंकि यह TENG के मोड और आकार की परवाह किए बिना सबसे बड़ी संभव औसत उत्पादन शक्ति के सीधे आनुपातिक है और उच्चतम प्राप्त करने योग्य ऊर्जा-रूपांतरण दक्षता से संबंधित है।


=== आउटपुट क्षमता आकलन के लिए मानकीकृत विधि ===
=== आउटपुट क्षमता आकलन के लिए मानकीकृत विधि ===
[[File:Breakdown measurement process.jpg|thumb|ब्रेकडाउन माप प्रक्रिया]]ब्रेकडाउन प्रभाव पर विचार करने के साथ, नैनोजेनरेटर्स की आउटपुट क्षमता मूल्यांकन के लिए एक मानकीकृत विधि प्रस्तावित है, जो ब्रेकडाउन सीमा और ई को प्रयोगात्मक रूप से माप सकती है।<sub>em</sub> नैनोजेनरेटर्स की।<ref name="A Universal Standardized Method for" />  
[[File:Breakdown measurement process.jpg|thumb|ब्रेकडाउन माप प्रक्रिया]]ब्रेकडाउन प्रभाव पर विचार करने के साथ,नैनो-जनित्र की आउटपुट क्षमता मूल्यांकन के लिए एक मानकीकृत विधि प्रस्तावित है, जो ब्रेकडाउन सीमा और ई को प्रयोगात्मक रूप से माप सकती है।<sub>em</sub>नैनो-जनित्र की।<ref name="A Universal Standardized Method for" />  
सैद्धांतिक मॉडल पर पूर्व के अध्ययनों से पता चलता है कि टीईएनजी को एक वोल्टेज स्रोत के रूप में माना जा सकता है जो श्रृंखला में एक संधारित्र के साथ संयोजन करता है, जिसमें से कैपेसिटेंस ऑपरेशन के दौरान भिन्न होता है।<ref>{{cite journal| first1 = Simiao | last1 = Niu| first2 = Zhong Lin | last2 = Wang| date = 2015| title = ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स की सैद्धांतिक प्रणाली| journal = Nano Energy| volume = 14|pages = 161–191|doi = 10.1016/j.nanoen.2014.11.034 | doi-access = free}}</ref> कैपेसिटिव संपत्ति के आधार पर, ब्रेकडाउन की स्थिति को मापने के लिए अलग-अलग विस्थापन x पर लक्ष्य TENG (TENG1) को चार्ज करके मूल्यांकन पद्धति विकसित की जाती है। ब्रेकडाउन की स्थिति तक पहुंचने के लिए लक्ष्य TENG को ट्रिगर करने के लिए एक और TENG (TENG2) को हाई-वोल्टेज 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।
सैद्धांतिक मॉडल पर पूर्व के अध्ययनों से पता चलता है कि टीईएनजी को एक विद्युत दाब स्रोत के रूप में माना जा सकता है जो श्रृंखला में एक संधारित्र के साथ संयोजन करता है, जिसमें से कैपेसिटेंस ऑपरेशन के समय भिन्न होता है।<ref>{{cite journal| first1 = Simiao | last1 = Niu| first2 = Zhong Lin | last2 = Wang| date = 2015| title = ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स की सैद्धांतिक प्रणाली| journal = Nano Energy| volume = 14|pages = 161–191|doi = 10.1016/j.nanoen.2014.11.034 | doi-access = free}}</ref> कैपेसिटिव संपत्ति के आधार पर, ब्रेकडाउन की स्थिति को मापने के लिए अलग-अलग विस्थापन x पर लक्ष्य TENG (TENG1) को चार्ज करके मूल्यांकन पद्धति विकसित की जाती है। ब्रेकडाउन की स्थिति तक पहुंचने के लिए लक्ष्य TENG को ट्रिगर करने के लिए एक और TENG (TENG2) को हाई-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 शामिल है। सबसे पहले, क्यू द्वारा प्रतिबिंबित सतह चार्ज घनत्व को समान रखना महत्वपूर्ण है<sub>SC,max</sub>, विभिन्न एक्स पर माप की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए। इस प्रकार चरण 1 में, S1 को चालू किया गया और Q को मापने के लिए S2 को बंद कर दिया गया<sub>SC,max</sub>; अगर क्यू<sub>SC,max</sub> अपेक्षित मूल्य से कम है, तो उससे संपर्क करने के लिए अतिरिक्त ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन प्रक्रिया आयोजित की जाती है। और फिर चरण 2 में, x को एक निश्चित मान और शॉर्ट-सर्किट चार्ज ट्रांसफर Q में सेट किया गया था<sub>SC</sub>(x) एक निश्चित x पर कूलोमीटर Q1 द्वारा मापा गया था। चरण 3 में, S1 को बंद कर दिया गया था, S2 को चालू कर दिया गया था, और फिर TENG2 को TENG1 के लिए उच्च-वोल्टेज आउटपुट की आपूर्ति करने के लिए ट्रिगर किया गया था। TENG1 में प्रवाहित होने वाले चार्ज और TENG1 के पार वोल्टेज को एक ही समय में मापा गया था, जिसमें चार्ज को कूलोमीटर Q2 द्वारा मापा गया था, और वोल्टेज प्रतिरोध R को इसके माध्यम से बहने वाले प्रवाह के साथ गुणा करके प्राप्त किया गया था जैसा कि वर्तमान मीटर I द्वारा मापा गया था, जैसा कि मेथड्स में विस्तृत है। इसमें (Q, V) प्राप्त टर्निंग पॉइंट्स को ब्रेकडाउन पॉइंट्स माना गया। और फिर, यदि x<xmax, प्रक्रिया को चरण 1 से शुरू करते हुए x में वृद्धि के साथ x तक दोहराया गया था<sub>max</sub> प्रयोगात्मक माप भाग को समाप्त करने के लिए प्राप्त किया गया था। डेटा विश्लेषण भाग के लिए, पहले, सी (एक्स) की गणना मापा (क्यू, वी) में रैखिक भाग के ढलान से की गई थी, इसे गैर-ब्रेकडाउन भाग के रूप में माना जाता है। और फिर, पहला मोड़ (Q<sub>b</sub>(एक्स), वी<sub>b</sub> (x)) रैखिक रूप से फिटिंग C(x) द्वारा वेरिएंट R2 मान पर निर्धारित किया गया था, जिसे थ्रेशोल्ड ब्रेकडाउन पॉइंट माना जाता था। अंत में, किसी भी x∈[0, x के लिए<sub>max</sub>], सभी (क्यू<sub>b</sub>(एक्स), वी<sub>b</sub> (x)) में स्थानांतरित किया जा सकता है (Q<sub>SC</sub>(एक्स) - क्यू<sub>b</sub>(एक्स), वी<sub>b</sub> (x)) ई की गणना करने के लिए वी-क्यू चक्र में प्लॉट किए गए ब्रेकडाउन पॉइंट के रूप में<sub>em</sub> टेंग का।
इस पद्धति का विस्तृत प्रक्रिया प्रवाह, जिसमें एक प्रयोग भाग और एक डेटा विश्लेषण भाग सम्मिलित है। सबसे पहले, क्यू द्वारा प्रतिबिंबित सतह चार्ज घनत्व को समान रखना महत्वपूर्ण है<sub>SC,max</sub>, विभिन्न एक्स पर माप की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए। इस प्रकार चरण 1 में, S1 को चालू किया गया और Q को मापने के लिए S2 को बंद कर दिया गया<sub>SC,max</sub>; अगर क्यू<sub>SC,max</sub> अपेक्षित मूल्य से कम है, तो उससे संपर्क करने के लिए अतिरिक्त ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन प्रक्रिया आयोजित की जाती है। और फिर चरण 2 में, x को एक निश्चित मान और लघु परिपथ चार्ज ट्रांसफर Q में सेट किया गया था<sub>SC</sub>(x) एक निश्चित x पर कूलोमीटर Q1 द्वारा मापा गया था। चरण 3 में, S1 को बंद कर दिया गया था, S2 को चालू कर दिया गया था, और फिर TENG2 को TENG1 के लिए उच्च-विद्युत दाब आउटपुट की आपूर्ति करने के लिए ट्रिगर किया गया था। TENG1 में प्रवाहित होने वाले चार्ज और TENG1 के पार विद्युत दाब को एक ही समय में मापा गया था, जिसमें चार्ज को कूलोमीटर Q2 द्वारा मापा गया था, और विद्युत दाब प्रतिरोध R को इसके माध्यम से बहने वाले प्रवाह के साथ गुणा करके प्राप्त किया गया था जैसा कि वर्तमान मीटर I द्वारा मापा गया था, जैसा कि मेथड्स में विस्तृत है। इसमें (Q, V) प्राप्त टर्निंग पॉइंट्स को ब्रेकडाउन पॉइंट्स माना गया। और फिर, यदि x<xmax, प्रक्रिया को चरण 1 से शुरू करते हुए x में वृद्धि के साथ x तक दोहराया गया था<sub>max</sub> प्रयोगात्मक माप भाग को समाप्त करने के लिए प्राप्त किया गया था। डेटा विश्लेषण भाग के लिए, पहले, सी (एक्स) की गणना मापा (क्यू, वी) में रैखिक भाग के ढलान से की गई थी, इसे गैर-ब्रेकडाउन भाग के रूप में माना जाता है। और फिर, पहला मोड़ (Q<sub>b</sub>(एक्स), वी<sub>b</sub> (x)) रैखिक रूप से फिटिंग C(x) द्वारा वेरिएंट R2 मान पर निर्धारित किया गया था, जिसे थ्रेशोल्ड ब्रेकडाउन पॉइंट माना जाता था। अंत में, किसी भी x∈[0, x के लिए<sub>max</sub>], सभी (क्यू<sub>b</sub>(एक्स), वी<sub>b</sub> (x)) में स्थानांतरित किया जा सकता है (Q<sub>SC</sub>(एक्स) - क्यू<sub>b</sub>(एक्स), वी<sub>b</sub> (x)) ई की गणना करने के लिए वी-क्यू चक्र में प्लॉट किए गए ब्रेकडाउन पॉइंट के रूप में<sub>em</sub> टेंग का।


फ़ाइल: DC-TENG.tif
फ़ाइल: DC-TENG.tif
<big>इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन पर आधारित डायरेक्ट करंट ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर</big>
<big>इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन पर आधारित डायरेक्ट धारा घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र</big>


डायरेक्ट करंट ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर (DC-TENG) एक नए प्रकार का ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर है जो यांत्रिक ऊर्जा की कटाई कर सकता है और इसे ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव और इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन प्रभाव के संयोजन के माध्यम से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता है।<ref>{{Cite journal|last1=Liu|first1=Di|last2=Yin|first2=Xing|last3=Guo|first3=Hengyu|last4=Zhou|first4=Linglin|last5=Li|first5=Xinyuan|last6=Zhang|first6=Chunlei|last7=Wang|first7=Jie|last8=Wang|first8=Zhong Lin|title=इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन से उत्पन्न होने वाला एक निरंतर वर्तमान ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर|journal=Science Advances|year=2019 |volume=5|issue=4|pages=eaav6437|doi=10.1126/sciadv.aav6437|pmc=6450689|pmid=30972365|bibcode=2019SciA....5.6437L }}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Zhao|first1=Zhihao|last2=Dai|first2=Yejing|last3=Liu|first3=Di|last4=Zhou|first4=Linglin|last5=Li|first5=Shaoxin|last6=Wang|first6=Zhong Lin|last7=Wang|first7=Jie|date=2020-12-03|title=अल्ट्राहाई इफेक्टिव सरफेस चार्ज डेंसिटी के लिए डायरेक्ट-करंट ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स का तर्कसंगत पैटर्न वाला इलेक्ट्रोड|journal=Nature Communications|language=en|volume=11|issue=1|pages=6186|doi=10.1038/s41467-020-20045-y|issn=2041-1723|pmc=7712892|pmid=33273477|bibcode=2020NatCo..11.6186Z }}</ref> मानक एसी आउटपुट सिग्नल वाले उपर्युक्त पारंपरिक ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर से अलग, जिसमें सिग्नल ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव और इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण प्रभाव के संयोजन से उत्पन्न होता है, डीसी-टीईएनजी बाहरी सर्किट में एक यूनिडायरेक्शनल वर्तमान प्रवाह उत्पन्न करता है और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को चला सकता है और सीधे ऊर्जा भंडारण उपकरणों को चार्ज करें। जब डायरेक्ट करंट ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर को रोटरी स्ट्रक्चर के रूप में बनाया जाता है, तो यह निरंतर निरंतर करंट उत्पन्न करेगा, जिसका उपयोग बाहरी भार प्रतिरोध की विस्तृत श्रृंखला में निरंतर चालू बिजली आपूर्ति के रूप में किया जा सकता है। इस नए प्रकार के ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर का आविष्कार सबसे पहले प्रोफेसर में किया गया था। 2019 में बीजिंग इंस्टीट्यूट ऑफ नैनोएनर्जी एंड नैनोसिस्टम्स 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 ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर का उपयोग माइक्रो/नैनो पावर स्रोत या सेल्फ-पॉवर सेंसिंग सिस्टम में किया जा सकता है।
डायरेक्ट धारा घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र (DC-TENG) एक नए प्रकार का घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र है जो यांत्रिक ऊर्जा की कटाई कर सकता है और इसे घर्षण-विद्युत  प्रभाव और इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन प्रभाव के संयोजन के माध्यम से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता है।<ref>{{Cite journal|last1=Liu|first1=Di|last2=Yin|first2=Xing|last3=Guo|first3=Hengyu|last4=Zhou|first4=Linglin|last5=Li|first5=Xinyuan|last6=Zhang|first6=Chunlei|last7=Wang|first7=Jie|last8=Wang|first8=Zhong Lin|title=इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन से उत्पन्न होने वाला एक निरंतर वर्तमान ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर|journal=Science Advances|year=2019 |volume=5|issue=4|pages=eaav6437|doi=10.1126/sciadv.aav6437|pmc=6450689|pmid=30972365|bibcode=2019SciA....5.6437L }}</ref><ref>{{Cite journal|last1=Zhao|first1=Zhihao|last2=Dai|first2=Yejing|last3=Liu|first3=Di|last4=Zhou|first4=Linglin|last5=Li|first5=Shaoxin|last6=Wang|first6=Zhong Lin|last7=Wang|first7=Jie|date=2020-12-03|title=अल्ट्राहाई इफेक्टिव सरफेस चार्ज डेंसिटी के लिए डायरेक्ट-करंट ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स का तर्कसंगत पैटर्न वाला इलेक्ट्रोड|journal=Nature Communications|language=en|volume=11|issue=1|pages=6186|doi=10.1038/s41467-020-20045-y|issn=2041-1723|pmc=7712892|pmid=33273477|bibcode=2020NatCo..11.6186Z }}</ref> मानक एसी आउटपुट सिग्नल वाले उपर्युक्त पारंपरिक घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र से अलग, जिसमें सिग्नल घर्षण-विद्युत  प्रभाव और इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण प्रभाव के संयोजन से उत्पन्न होता है, डीसी-टीईएनजी बाहरी परिपथ में एक यूनिडायरेक्शनल वर्तमान प्रवाह उत्पन्न करता है और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को चला सकता है और सीधे ऊर्जा भंडारण उपकरणों को चार्ज करें। जब डायरेक्ट धारा घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र को रोटरी स्ट्रक्चर के रूप में बनाया जाता है, तो यह निरंतर निरंतर धारा उत्पन्न करेगा, जिसका उपयोग बाहरी भार प्रतिरोध की विस्तृत श्रृंखला में निरंतर चालू बिजली 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 इंस्टीट्यूट ऑफ नैनोएनर्जी एंड नैनोसिस्टम्स 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 पावर स्रोत या सेल्फ-पॉवर सेंसिंग प्रणाली में किया जा सकता है।


तंत्र
तंत्र


डायरेक्ट करंट ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर का कार्य तंत्र संपर्क विद्युतीकरण और इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन प्रभावों के बीच युग्मन है। इसकी पारंपरिक संरचना काफी सरल है, जो घर्षण परत के साथ संपर्क विद्युतीकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले घर्षण इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन द्वारा गठित चार्ज एकत्र करने वाले चार्ज एकत्र करने वाले इलेक्ट्रोड का गठन होता है। स्लाइडिंग प्रक्रिया के दौरान, घर्षण इलेक्ट्रोड घर्षण परत के साथ संपर्क करता है, जिसके परिणामस्वरूप घर्षण इलेक्ट्रोड पर सकारात्मक चार्ज और संपर्क विद्युतीकरण के कारण घर्षण परत पर नकारात्मक चार्ज होता है। घर्षण परत पर आवेशों के अस्तित्व के कारण, डिवाइस के आगे खिसकने के साथ, आवेश एकत्र करने वाले इलेक्ट्रोड और घर्षण परत के बीच का अंतराल एक मजबूत विद्युत क्षेत्र का निर्माण करेगा, जिससे अंतराल में हवा का टूटना होगा और प्रत्यक्ष धारा उत्पन्न होगी। बाहरी सर्किट अगर विद्युत क्षेत्र काफी मजबूत है। जब डायरेक्ट करंट ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर डिवाइस घर्षण परत फिल्म के अंत तक स्लाइड करता है, तो हवा के टूटने की प्रक्रिया बंद हो जाएगी।
डायरेक्ट धारा घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र का कार्य तंत्र संपर्क विद्युतीकरण और इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन प्रभावों के बीच युग्मन है। इसकी पारंपरिक संरचना काफी सरल है, जो घर्षण परत के साथ संपर्क विद्युतीकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले घर्षण इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन द्वारा गठित चार्ज एकत्र करने वाले चार्ज एकत्र करने वाले इलेक्ट्रोड का गठन होता है। स्लाइडिंग प्रक्रिया के समय, घर्षण इलेक्ट्रोड घर्षण परत के साथ संपर्क करता है, जिसके परिणामस्वरूप घर्षण इलेक्ट्रोड पर धनात्मक चार्ज और संपर्क विद्युतीकरण के कारण घर्षण परत पर ऋणात्मक चार्ज होता है। घर्षण परत पर आवेशों के अस्तित्व के कारण, डिवाइस के आगे खिसकने के साथ, आवेश एकत्र करने वाले इलेक्ट्रोड और घर्षण परत के बीच का अंतराल एक मजबूत विद्युत क्षेत्र का निर्माण करेगा, जिससे अंतराल में हवा का टूटना होगा और प्रत्यक्ष धारा उत्पन्न होगी। बाहरी परिपथ अगर विद्युत क्षेत्र काफी मजबूत है। जब डायरेक्ट धारा घर्षण-विद्युत  नैनो-जनित्र डिवाइस घर्षण परत फिल्म के अंत तक स्लाइड करता है, तो हवा के टूटने की प्रक्रिया बंद हो जाएगी।


== पाइरोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर ==
== ताप-विद्युत नैनो-जनित्र ==
पाइरोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर एक ऊर्जा संचयन उपकरण है जो नैनो-संरचित पाइरोइलेक्ट्रिक सामग्री का उपयोग करके बाहरी तापीय ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। आमतौर पर, थर्मोइलेक्ट्रिक ऊर्जा का संचयन मुख्य रूप से सीबेक प्रभाव पर निर्भर करता है जो आवेश वाहकों के प्रसार को चलाने के लिए उपकरण के दो सिरों के बीच तापमान अंतर का उपयोग करता है।<ref>{{Cite journal | last1 = Yang | first1 = Y. | last2 = Pradel | first2 = K. C. | last3 = Jing | first3 = Q. | last4 = Wu | first4 = J. M. | last5 = Zhang | first5 = F. | last6 = Zhou | first6 = Y. | last7 = Zhang | first7 = Y. | last8 = Wang | first8 = Z. L. | doi = 10.1021/nn302481p | title = Thermoelectric Nanogenerators Based on Single Sb-Doped ZnO Micro/Nanobelts | journal = ACS Nano | volume = 6 | issue = 8 | pages = 6984–6989 | year = 2012 | pmid =  22742540| s2cid = 28899637 | url = https://semanticscholar.org/paper/23c4a36ffa4e34f2da05efdfb59d7c126d563ad3 }}</ref> हालांकि, एक ऐसे वातावरण में जहां तापमान एक ढाल के बिना स्थानिक रूप से समान है, जैसे कि बाहर में, सीबेक प्रभाव का उपयोग समय-निर्भर तापमान में उतार-चढ़ाव से थर्मल ऊर्जा की कटाई के लिए नहीं किया जा सकता है। इस मामले में, पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव का विकल्प होना चाहिए, जो तापमान में उतार-चढ़ाव के परिणामस्वरूप कुछ अनिसोट्रोपिक ठोस पदार्थों में सहज ध्रुवीकरण के बारे में है।<ref>{{Cite journal | last1 = Zook | first1 = J. D. | last2 = Liu | first2 = S. T. | doi = 10.1063/1.325442 | title = पतली फिल्म में पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव| journal = Journal of Applied Physics | volume = 49 | issue = 8 | pages = 4604 | year = 1978 |bibcode = 1978JAP....49.4604Z }}</ref> 2012 में जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में प्रोफेसर झोंग लिन वांग द्वारा पहला पायरोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर पेश किया गया था।<ref>{{Cite journal | last1 = Yang | first1 = Y.| last2 = Guo | first2 = W.| last3 = Pradel | first3 = K. C.| last4 = Zhu | first4 = G.| last5 = Zhou | first5 = Y.| last6 = Zhang | first6 = Y.| last7 = Hu | first7 = Y.| last8 = Lin | first8 = L.| last9 = Wang | first9 = Z. L.| doi = 10.1021/nl3003039 | title = थर्मोइलेक्ट्रिक ऊर्जा के संचयन के लिए पाइरोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स| journal = [[Nano Letters]] | volume = 12 | issue = 6 | pages = 2833–2838 | year = 2012 | pmid =  22545631| bibcode = 2012NanoL..12.2833Y| citeseerx = 10.1.1.654.3691}}</ref> अपशिष्ट ऊष्मा ऊर्जा का संचयन करके, इस नए प्रकार के नैनोजेनरेटर में वायरलेस सेंसर, तापमान इमेजिंग, चिकित्सा निदान और व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे संभावित अनुप्रयोग हैं।
ताप-विद्युत नैनो-जनित्र एक ऊर्जा संचयन उपकरण है जो नैनो-संरचित ताप-विद्युत सामग्री का उपयोग करके बाहरी तापीय ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। सामान्य रूप से, थर्मोइलेक्ट्रिक ऊर्जा का संचयन मुख्य रूप से सीबेक प्रभाव पर निर्भर करता है जो आवेश वाहकों के प्रसार को चलाने के लिए उपकरण के दो सिरों के बीच तापमान अंतर का उपयोग करता है।<ref>{{Cite journal | last1 = Yang | first1 = Y. | last2 = Pradel | first2 = K. C. | last3 = Jing | first3 = Q. | last4 = Wu | first4 = J. M. | last5 = Zhang | first5 = F. | last6 = Zhou | first6 = Y. | last7 = Zhang | first7 = Y. | last8 = Wang | first8 = Z. L. | doi = 10.1021/nn302481p | title = Thermoelectric Nanogenerators Based on Single Sb-Doped ZnO Micro/Nanobelts | journal = ACS Nano | volume = 6 | issue = 8 | pages = 6984–6989 | year = 2012 | pmid =  22742540| s2cid = 28899637 | url = https://semanticscholar.org/paper/23c4a36ffa4e34f2da05efdfb59d7c126d563ad3 }}</ref> हालांकि, एक ऐसे वातावरण में जहां तापमान एक ढाल के बिना स्थानिक रूप से समान है, जैसे कि बाहर में, सीबेक प्रभाव का उपयोग समय-निर्भर तापमान में उतार-चढ़ाव से थर्मल ऊर्जा की कटाई के लिए नहीं किया जा सकता है। इस मामले में, ताप-विद्युत प्रभाव का विकल्प होना चाहिए, जो तापमान में उतार-चढ़ाव के परिणामस्वरूप कुछ अनिसोट्रोपिक ठोस पदार्थों में सहज ध्रुवीकरण के बारे में है।<ref>{{Cite journal | last1 = Zook | first1 = J. D. | last2 = Liu | first2 = S. T. | doi = 10.1063/1.325442 | title = पतली फिल्म में पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव| journal = Journal of Applied Physics | volume = 49 | issue = 8 | pages = 4604 | year = 1978 |bibcode = 1978JAP....49.4604Z }}</ref> 2012 में जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में प्रोफेसर झोंग लिन वांग द्वारा पहला ताप-विद्युत नैनो-जनित्र प्रस्तुत किया गया था।<ref>{{Cite journal | last1 = Yang | first1 = Y.| last2 = Guo | first2 = W.| last3 = Pradel | first3 = K. C.| last4 = Zhu | first4 = G.| last5 = Zhou | first5 = Y.| last6 = Zhang | first6 = Y.| last7 = Hu | first7 = Y.| last8 = Lin | first8 = L.| last9 = Wang | first9 = Z. L.| doi = 10.1021/nl3003039 | title = थर्मोइलेक्ट्रिक ऊर्जा के संचयन के लिए पाइरोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर्स| journal = [[Nano Letters]] | volume = 12 | issue = 6 | pages = 2833–2838 | year = 2012 | pmid =  22545631| bibcode = 2012NanoL..12.2833Y| citeseerx = 10.1.1.654.3691}}</ref> अपशिष्ट ऊष्मा ऊर्जा का संचयन करके, इस नए प्रकार केनैनो-जनित्र में वायरलेस सेंसर, तापमान इमेजिंग, चिकित्सा निदान और व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे संभावित अनुप्रयोग हैं।


=== तंत्र ===
=== तंत्र ===


[[Image:1The mechanism of the pyroelectric nanogenerator based on a composite structure of pyroelectric nanowries..jpg|thumb|right | 350 पीएक्स | पाइरोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर का तंत्र पाइरोइलेक्ट्रिक नैनोवरीज की समग्र संरचना पर आधारित है। (ए-सी) कमरे के तापमान (ए), गर्म (बी) और कूल्ड (सी) स्थितियों के तहत नकारात्मक इलेक्ट्रिक डिपोल के साथ पाइरोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर के योजनाबद्ध आरेख। आरेखों में चिह्नित कोण उस डिग्री का प्रतिनिधित्व करते हैं जिस पर द्विध्रुव सांख्यिकीय तापीय उतार-चढ़ाव द्वारा संचालित होता है।]]पाइरोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर के कार्य सिद्धांत को 2 अलग-अलग मामलों के लिए समझाया जाएगा: प्राथमिक पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव और द्वितीयक पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव।
[[Image:1The mechanism of the pyroelectric nanogenerator based on a composite structure of pyroelectric nanowries..jpg|thumb|right | ताप-विद्युत नैनो-जनित्र का तंत्र ताप-विद्युत नैनोवरीज की समग्र संरचना पर आधारित है। (ए-सी) कमरे के तापमान (ए), गर्म (बी) और कूल्ड (सी) स्थितियों के तहत ऋणात्मक इलेक्ट्रिक डिपोल के साथ ताप-विद्युत नैनो-जनित्र के योजनाबद्ध आरेख। आरेखों में चिह्नित कोण उस डिग्री का प्रतिनिधित्व करते हैं जिस पर द्विध्रुव सांख्यिकीय तापीय उतार-चढ़ाव द्वारा संचालित होता है।]]ताप-विद्युत नैनो-जनित्र के कार्य सिद्धांत को 2 अलग-अलग मामलों के लिए समझाया जाएगा: प्राथमिक ताप-विद्युत प्रभाव और द्वितीयक ताप-विद्युत प्रभाव।


पहले मामले के कार्य सिद्धांत को प्राथमिक पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव द्वारा समझाया गया है, जो तनाव मुक्त मामले में उत्पन्न चार्ज का वर्णन करता है। प्राथमिक पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव पीजेडटी, बीटीओ और कुछ अन्य फेरोइलेक्ट्रिक सामग्रियों में पायरोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया पर हावी है।<ref>{{Cite journal | last1 = Ye | first1 = C. P. | last2 = Tamagawa | first2 = T. | last3 = Polla | first3 = D. L. | doi = 10.1063/1.350212 | title = Experimental studies on primary and secondary pyroelectric effects in Pb(ZrO<sub>x</sub>Ti<sub>1−x</sub>)O<sub>3</sub>, PbTiO<sub>3</sub>, and ZnO thin films | journal = Journal of Applied Physics | volume = 70 | issue = 10 | pages = 5538 | year = 1991 |bibcode = 1991JAP....70.5538Y }}</ref> तंत्र अपने संतुलन अक्ष के चारों ओर विद्युत द्विध्रुव के ऊष्मीय रूप से प्रेरित यादृच्छिक डगमगाने पर आधारित है, जिसका परिमाण बढ़ते तापमान के साथ बढ़ता है।<ref>{{Cite journal | last1 = Yang | first1 = Y. | last2 = Jung | first2 = J. H. | last3 = Yun | first3 = B. K. | last4 = Zhang | first4 = F. | last5 = Pradel | first5 = K. C. | last6 = Guo | first6 = W. | last7 = Wang | first7 = Z. L. | doi = 10.1002/adma.201201414 | title = Flexible Pyroelectric Nanogenerators using a Composite Structure of Lead-Free KNbO3 Nanowires | journal = Advanced Materials | volume = 24 | issue = 39 | pages =  5357–5362| year = 2012 | pmid =  22837044| bibcode = 2012AdM....24.5357Y | s2cid = 205245776 | url = https://semanticscholar.org/paper/5654272fe3520dd04930e9459d91e57fbd0801ba }}</ref> कमरे के तापमान के तहत थर्मल उतार-चढ़ाव के कारण, इलेक्ट्रिक डिप्लोल्स अपने संबंधित संरेखण अक्षों से एक डिग्री के भीतर यादृच्छिक रूप से दोलन करेंगे। एक निश्चित तापमान के तहत, सहज ध्रुवीकरण की कुल औसत शक्ति विद्युत द्विध्रुवीय रूप से स्थिर होती है, जिसके परिणामस्वरूप पाइरोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर का कोई उत्पादन नहीं होता है। यदि हम कमरे के तापमान से उच्च तापमान तक नैनोजेनरेटर में तापमान में परिवर्तन लागू करते हैं, तो तापमान में वृद्धि का परिणाम यह होगा कि विद्युत द्विध्रुव अपने संबंधित संरेखण अक्षों के चारों ओर बड़े पैमाने पर फैलते हैं। दोलन कोणों के प्रसार के कारण कुल औसत सहज ध्रुवीकरण कम हो जाता है। इलेक्ट्रोड में प्रेरित आवेशों की मात्रा इस प्रकार कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह होता है। यदि नैनोजेनरेटर को गर्म करने के बजाय ठंडा किया जाता है, तो सहज ध्रुवीकरण को बढ़ाया जाएगा क्योंकि कम तापीय गतिविधि के कारण विद्युत द्विध्रुव प्रसार कोणों की एक छोटी डिग्री के भीतर 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।
पहले मामले के कार्य सिद्धांत को प्राथमिक ताप-विद्युत प्रभाव द्वारा समझाया गया है, जो तनाव मुक्त मामले में उत्पन्न चार्ज का वर्णन करता है। प्राथमिक ताप-विद्युत प्रभाव पीजेडटी, बीटीओ और कुछ अन्य फेरोइलेक्ट्रिक सामग्रियों में ताप-विद्युत प्रतिक्रिया पर हावी है।<ref>{{Cite journal | last1 = Ye | first1 = C. P. | last2 = Tamagawa | first2 = T. | last3 = Polla | first3 = D. L. | doi = 10.1063/1.350212 | title = Experimental studies on primary and secondary pyroelectric effects in Pb(ZrO<sub>x</sub>Ti<sub>1−x</sub>)O<sub>3</sub>, PbTiO<sub>3</sub>, and ZnO thin films | journal = Journal of Applied Physics | volume = 70 | issue = 10 | pages = 5538 | year = 1991 |bibcode = 1991JAP....70.5538Y }}</ref> तंत्र अपने संतुलन अक्ष के चारों ओर विद्युत द्विध्रुव के ऊष्मीय रूप से प्रेरित यादृच्छिक डगमगाने पर आधारित है, जिसका परिमाण बढ़ते तापमान के साथ बढ़ता है।<ref>{{Cite journal | last1 = Yang | first1 = Y. | last2 = Jung | first2 = J. H. | last3 = Yun | first3 = B. K. | last4 = Zhang | first4 = F. | last5 = Pradel | first5 = K. C. | last6 = Guo | first6 = W. | last7 = Wang | first7 = Z. L. | doi = 10.1002/adma.201201414 | title = Flexible Pyroelectric Nanogenerators using a Composite Structure of Lead-Free KNbO3 Nanowires | journal = Advanced Materials | volume = 24 | issue = 39 | pages =  5357–5362| year = 2012 | pmid =  22837044| bibcode = 2012AdM....24.5357Y | s2cid = 205245776 | url = https://semanticscholar.org/paper/5654272fe3520dd04930e9459d91e57fbd0801ba }}</ref> कमरे के तापमान के तहत थर्मल उतार-चढ़ाव के कारण, इलेक्ट्रिक डिप्लोल्स अपने संबंधित संरेखण अक्षों से एक डिग्री के भीतर यादृच्छिक रूप से दोलन करेंगे। एक निश्चित तापमान के तहत, सहज 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 तकनैनो-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 फैलते हैं। दोलन कोणों के प्रसार के कारण कुल औसत सहज 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 बजाय ठंडा किया जाता है, तो सहज ध्रुवीकरण को बढ़ाया जाएगा क्योंकि कम तापीय गतिविधि के कारण विद्युत द्विध्रुव प्रसार कोणों की एक छोटी डिग्री के भीतर 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 मामले के लिए, प्राप्त पायरोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया को द्वितीयक पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव द्वारा समझाया गया है, जो थर्मल विस्तार से प्रेरित तनाव द्वारा उत्पन्न चार्ज का वर्णन करता है। ZnO, CdS, और कुछ अन्य wurzite- प्रकार की सामग्रियों में द्वितीयक पाइरोइलेक्ट्रिक प्रभाव पायरोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया पर हावी है। थर्मल विरूपण सामग्री में एक पीजोइलेक्ट्रिक संभावित अंतर पैदा कर सकता है, जो इलेक्ट्रॉनों को बाहरी सर्किट में प्रवाहित कर सकता है। नैनोजेनरेटर का आउटपुट पीजोइलेक्ट्रिक गुणांक और सामग्रियों के थर्मल विरूपण से जुड़ा हुआ है। पाइरोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर का आउटपुट करंट I = pA(dT/dt) के समीकरण द्वारा निर्धारित किया जा सकता है, जहां p पायरोइलेक्ट्रिक गुणांक है, A NG का प्रभावी क्षेत्र है, dT/dt तापमान में परिवर्तन की दर है .
दूसरे मामले के लिए, प्राप्त ताप-विद्युत प्रतिक्रिया को द्वितीयक ताप-विद्युत प्रभाव द्वारा समझाया गया है, जो थर्मल विस्तार से प्रेरित तनाव द्वारा उत्पन्न चार्ज का वर्णन करता है। ZnO, CdS, और कुछ अन्य wurzite- प्रकार की सामग्रियों में द्वितीयक ताप-विद्युत प्रभाव ताप-विद्युत प्रतिक्रिया पर हावी है। थर्मल विरूपण सामग्री में एक दाब-विद्युत संभावित अंतर पैदा कर सकता है, जो इलेक्ट्रॉनों को बाहरी परिपथ में प्रवाहित कर सकता है।नैनो-जनित्र का आउटपुट दाब-विद्युत गुणांक और सामग्रियों के थर्मल विरूपण से जुड़ा हुआ है। ताप-विद्युत नैनो-जनित्र का आउटपुट धारा I = pA(dT/dt) के समीकरण द्वारा निर्धारित किया जा सकता है, जहां p ताप-विद्युत गुणांक है, A NG का प्रभावी क्षेत्र है, dT/dt तापमान में परिवर्तन की दर है .


=== अनुप्रयोग ===
=== अनुप्रयोग ===
पाइरोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर अपेक्षित है{{by whom|date=November 2013}} विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए लागू किया जाना जहां समय-निर्भर तापमान में उतार-चढ़ाव मौजूद है। पाइरोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर के व्यवहार्य अनुप्रयोगों में से एक सक्रिय सेंसर के रूप में उपयोग किया जाता है, जो बैटरी के बिना काम कर सकता है। तापमान में परिवर्तन का पता लगाने के लिए स्व-संचालित तापमान संवेदक के रूप में पायरोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर का उपयोग करके 2012 में प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह द्वारा एक उदाहरण पेश किया गया है, जहां सेंसर का प्रतिक्रिया समय और रीसेट समय क्रमशः 0.9 और 3 एस है। .<ref>{{Cite journal | last1 = Yang | first1 = Y. | last2 = Zhou | first2 = Y. | last3 = Wu | first3 = J. M. | last4 = Wang | first4 = Z. L. | title = Single Micro/Nanowire Pyroelectric Nanogenerators as Self-Powered Temperature Sensors | doi = 10.1021/nn303414u | journal = ACS Nano | pages = 8456–8461 | year = 2012 | pmid =  22900676| volume=6| issue = 9 | s2cid = 6502534 | url = https://semanticscholar.org/paper/8cbeae58694089b4efc43f180ddd066257fc26a8 }}</ref> सामान्य तौर पर, पाइरोइलेक्ट्रिक नैनोजेनरेटर एक उच्च आउटपुट वोल्टेज देता है, लेकिन आउटपुट करंट छोटा होता है। यह न केवल एक संभावित शक्ति स्रोत के रूप में उपयोग किया जा सकता है, बल्कि तापमान भिन्नता को मापने के लिए एक सक्रिय सेंसर के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है।
ताप-विद्युत नैनो-जनित्र अपेक्षित है{{by whom|date=November 2013}} विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए प्रयुक्त किया जाना जहां समय-निर्भर तापमान में उतार-चढ़ाव मौजूद है। ताप-विद्युत नैनो-जनित्र के व्यवहार्य अनुप्रयोगों में से एक सक्रिय सेंसर के रूप में उपयोग किया जाता है, जो बैटरी के बिना काम कर सकता है। तापमान में परिवर्तन का पता लगाने के लिए स्व-संचालित तापमान संवेदक के रूप में पायरोइलेक्ट्रिकनैनो-जनित्र का उपयोग करके 2012 में प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह द्वारा एक उदाहरण प्रस्तुत किया गया है, जहां सेंसर का प्रतिक्रिया समय और रीसेट समय क्रमशः 0.9 और 3 एस है। .<ref>{{Cite journal | last1 = Yang | first1 = Y. | last2 = Zhou | first2 = Y. | last3 = Wu | first3 = J. M. | last4 = Wang | first4 = Z. L. | title = Single Micro/Nanowire Pyroelectric Nanogenerators as Self-Powered Temperature Sensors | doi = 10.1021/nn303414u | journal = ACS Nano | pages = 8456–8461 | year = 2012 | pmid =  22900676| volume=6| issue = 9 | s2cid = 6502534 | url = https://semanticscholar.org/paper/8cbeae58694089b4efc43f180ddd066257fc26a8 }}</ref> सामान्य तौर पर, ताप-विद्युत नैनो-जनित्र एक उच्च आउटपुट विद्युत दाब देता है, लेकिन आउटपुट धारा छोटा होता है। यह न केवल एक संभावित शक्ति स्रोत के रूप में उपयोग किया जा सकता है, बल्कि तापमान भिन्नता को मापने के लिए एक सक्रिय सेंसर के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है।


== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
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* [[बैटरी (बिजली)]]
* [[बैटरी (बिजली)]]
* [[विद्युत जनरेटर]]
* [[विद्युत जनरेटर]]
*[[माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम]]
*[[माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक सिस्टम|माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक प्रणाली]]
* सूक्ष्मशक्ति
* सूक्ष्मशक्ति
* [[नैनोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम]]
* [[नैनोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम|नैनोइलेक्ट्रोमैकेनिकल प्रणाली]]
*स्मार्टडस्ट
*स्मार्टडस्ट
* स्मार्ट पहनने योग्य सिस्टम
* स्मार्ट पहनने योग्य प्रणाली


==संदर्भ==
==संदर्भ==

Revision as of 13:25, 3 April 2023

नैनो-जनित्र एक प्रकार की तकनीक है जो यांत्रिक/तापीय ऊर्जा को बिजली 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 बिजली में परिवर्तित कर सकते हैं। हालांकि, ताप-विद्युत नैनो-जनित्र का उपयोग समय-निर्भर तापमान में उतार-चढ़ाव से तापीय ऊर्जा प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है।

नैनो एनर्जी जर्नल 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।[1]


मैक्सवेल के समीकरणों से नैनो-जनित्र का सिद्धांत

मैक्सवेल के समीकरणों के निम्नलिखित मूल रूप हैं:

 

 

 

 

(1.1)

 

 

 

 

(1.2)

 

 

 

 

(1.3)

 

 

 

 

(1.4)

जहां विस्थापन धारा, , मैक्सवेल द्वारा पहली बार 1861 में विद्युत आवेशों के लिए निरंतरता समीकरण को संतुष्ट करने के लिए प्रस्तुत किया गया था।[2] विद्युत विस्थापन सदिश D किसके द्वारा दिया जाता है , और एक आइसोट्रोपिक ढांकता हुआ माध्यम के लिए, , इस प्रकार . विस्थापन वर्तमान घनत्व के रूप में प्रस्तुत किया गया है

 

 

 

 

(2.1)

हाल ही में, मैक्सवेल के समीकरणों को नैनोजेनरेटरों के बिजली उत्पादन की गणना करने के लिए विस्तारित किया गया है। एक अतिरिक्त शब्द पीs 2017 में पहली बार वांग द्वारा डी में जोड़ा गया था,[3][4] जहां पीs यांत्रिक ट्रिगरिंग के कारण इलेक्ट्रोस्टैटिक सतह आवेशों द्वारा निर्मित ध्रुवीकरण है, जो विद्युत क्षेत्र प्रेरित मध्यम ध्रुवीकरण 'पी' से भिन्न है। 'डी' को फिर से लिखा जा सकता है , इसलिए विस्थापन वर्तमान घनत्व द्वारा प्राप्त किया जाता है

 

 

 

 

(2.2)

तब मैक्सवेल के समीकरणों का विस्तार किया जा सकता है[1]

 

 

 

 

(3.1)

 

 

 

 

(3.2)

 

 

 

 

(3.3)

 

 

 

 

(3.4)

ये समीकरणनैनो-जनित्र की आउटपुट विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए आधारशिला हैं, जिससे आउटपुट वर्तमान और विद्युत दाब, औरनैनो-जनित्र के संबंधित विद्युत चुम्बकीय विकिरण सभी व्युत्पन्न हुए हैं।

ध्रुवीकरण पी के लिए सामान्य सिद्धांतs

ध्रुवीकरण पीs चार्ज घनत्व फ़ंक्शन σ को परिभाषित करते समय इलेक्ट्रोस्टैटिक सतह आवेशों द्वारा निर्मित निम्नलिखित समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता हैs('आर', टी) एफ ('आर', टी) = 0 के आकार समारोह द्वारा मीडिया सतह पर।

 

 

 

 

(4)

जहां मीडिया आकार को सीमित करने के लिए डेल्टा फ़ंक्शन δ(f('r',t)) प्रस्तुत किया जाता है। स्केलर विद्युत क्षमता को हल करके सतह के आरोपों से

 

 

 

 

(5)

पीs द्वारा प्राप्त किया जा सकता है[1]

 

 

 

 

(6)

यह सतह ध्रुवीकरण घनत्व 'पी' की सामान्य अभिव्यक्ति हैs Eq में। (3.1) और (3.4)।

File:Schematic representation of a nanogenerator with a load.jpg
अंजीर। 1. एकनैनो-जनित्र का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व जो एक बाहरी भार से जुड़ा हुआ है, और गणितीय विवरण के लिए संबंधित समन्वय प्रणाली।

नैनोजेनरेटर्स के लिए वर्तमान परिवहन समीकरण

विस्थापन धारा 'जे' के सतह अभिन्न द्वारा प्राप्त की जाती हैD

 

 

 

 

(7)

जहां क्यू इलेक्ट्रोड पर कुल फ्री चार्ज राशि है।नैनो-जनित्र में, विस्थापन धारा आंतरिक परिपथ पर हावी होती है, जबकि कैपेसिटिव कंडक्शन धारा बाहरी परिपथ पर हावी होता है।

नैनोजनरेटर्स के किसी भी विन्यास का वर्तमान परिवहन व्यवहार निम्नलिखित सामान्य समीकरण द्वारा प्राप्त किया जा सकता है[1]

 

 

 

 

(8)

कहाँ ए इलेक्ट्रोड से बी इलेक्ट्रोड (छवि 1) की संभावित गिरावट है, और अभिन्न डी 'एल' बिंदु ए से बिंदु बी तक के रास्ते पर है।

एक पीजोइलेक्ट्रिकनैनो-जनित्र (चित्र 2ए) के लिए वर्तमान परिवहन समीकरण है

 

 

 

 

(9)

जहां A इलेक्ट्रोड क्षेत्र है, z दाब-विद्युत फिल्म की मोटाई है, और σpध्रुवीकरण चार्ज घनत्व है।

संपर्क-पृथक्करण मोड (छवि 2 बी) में घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र के लिए वर्तमान परिवहन समीकरण है

 

 

 

 

(10)

जहां एच (टी) दो डाइलेक्ट्रिक्स के बीच संपर्क दर पर निर्भर एक फ़ंक्शन है। परिवहन समीकरण के आधार पर, विस्थापन वर्तमान, विद्युत क्षमता, आउटपुट वर्तमान और आउटपुट पावर की गणना चार मूल TENG मोड के लिए की जा सकती है।

File:Two nanogenerators.jpg
चित्र 2. (ए) थिन फिल्म आधारित पीजोइलेक्ट्रिकनैनो-जनित्र और (बी) कॉन्टैक्ट-सेपरेशन मोड घर्षण-विद्युत नैनोजेनरेटर्स।

मैक्सवेल के विस्थापन धारा से प्रौद्योगिकी अनुमान

पहला कार्यकाल मैक्सवेल द्वारा प्रस्तावित विस्थापन धारा विद्युत चुम्बकीय तरंग सिद्धांत को जन्म देती है, और विद्युत चुम्बकीय प्रेरण एंटीना, रेडियो, टेलीग्राम, टीवी, रडार, माइक्रोवेव, वायरलेस संचार और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी के उद्भव का कारण बनता है। विद्युत चुम्बकीय एकीकरण प्रकाश के सिद्धांत का निर्माण करता है, लेजर के आविष्कार और फोटोनिक्स 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 कार्यकाल पहले वांग द्वारा प्रस्तावित किया गया था[4]नैनोजेनरेटर्स के लिए नींव रखी। का पद जोड़ना विस्थापन धारा में और इस प्रकार मैक्सवेल के समीकरणों में ऊर्जा के लिए उनके अनुप्रयोगों का विस्तार होता है! इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंग सिद्धांत और प्रौद्योगिकी के बाद ऊर्जा और सेंसर के लिएनैनो-जनित्र मैक्सवेल के समीकरणों का एक और महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है। फ़ाइल:नए संशोधित मैक्सवेल को चित्रित करने के लिए एक वृक्ष विचार's displacement current.jpg|thumb|चित्र 3. नव संशोधित मैक्सवेल के विस्थापन धारा को चित्रित करने के लिए एक वृक्ष विचार: पहला शब्द विद्युत चुम्बकीय तरंगों के सिद्धांत के लिए जिम्मेदार है; और नया जोड़ा गया शब्द ऊर्जा और सेंसर में मैक्सवेल के समीकरणों का अनुप्रयोग है।

पीजोइलेक्ट्रिक नैनो-जनित्र

एक पीजोइलेक्ट्रिक नैनो-जनित्र एक ऊर्जा संचयन उपकरण है जो नैनो-संरचित दाब-विद्युत सामग्री 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-स्केल्ड दाब-विद्युत सामग्री का उपयोग करने वाली गतिज ऊर्जा संचयन उपकरणों को इंगित करने के लिए उपयोग किया जाता है। -फिल्म थोक ध्वनिक गुंजयमान यंत्र।[5] हालांकि अभी भी विकास के शुरुआती चरण में, प्रौद्योगिकी को पारंपरिक ऊर्जा हारवेस्टर के आगे लघुकरण की दिशा में एक संभावित सफलता के रूप में माना गया है, संभवतः अन्य प्रकार के ऊर्जा हार्वेस्टर के साथ सहज एकीकरण और स्रोतों के लिए कम चिंता वाले मोबाइल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के स्वतंत्र संचालन के लिए अग्रणी उर्जा से।[6]


तंत्र

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File:NG Working 1.png
नैनो-जनित्र का कार्य सिद्धांत जहां एक व्यक्तिगत नैनोवायर नैनोवायर की बढ़ती दिशा के लंबवत बल के अधीन होता है। (ए) नैनोवायर की नोक के माध्यम से एक एएफटी टिप बह जाती है। केवल ऋणात्मक रूप से चार्ज किया गया भाग ही वर्तमान को इंटरफ़ेस के माध्यम से प्रवाहित करने की अनुमति देगा। (बी) नैनोवायर काउंटर इलेक्ट्रोड के साथ एएफटी टिप-जैसी झंझरी के साथ एकीकृत है। (ए) के रूप में, स्कॉटकी संपर्क के कारण इलेक्ट्रॉनों को नैनोवायर के संपीड़ित हिस्से से काउंटर इलेक्ट्रोड तक ले जाया जाता है।
File:NG Working 2.png
नैनो-जनित्र का कार्य सिद्धांत जहां एक व्यक्तिगत नैनोवायर नैनोवायर की बढ़ती दिशा के समानांतर बल के अधीन होता है

नैनो-जनित्र के कार्य सिद्धांत को 2 अलग-अलग मामलों के लिए समझाया जाएगा: बल लंबवत और nanowire की धुरी के समानांतर।

पहले मामले के लिए कार्य सिद्धांत को लंबवत रूप से विकसित नैनोवायर द्वारा समझाया गया है जो बाद में चलती टिप के अधीन है। जब एक दाब-विद्युत संरचना चलती टिप द्वारा बाहरी बल के अधीन होती है, तो पूरे ढांचे में विरूपण होता है। दाब-विद्युत प्रभाव नैनोसंरचना के अंदर विद्युत क्षेत्र का निर्माण करेगा; धनात्मक तनाव के साथ फैला हुआ भाग धनात्मक विद्युत क्षमता प्रदर्शित करेगा, जबकि ऋणात्मक तनाव वाला संकुचित भाग ऋणात्मक विद्युत क्षमता दिखाएगा। यह इसकी क्रिस्टलीय संरचना में आयनों के संबंध में धनायन के सापेक्ष विस्थापन के कारण है। नतीजतन, नैनोवायर की नोक की सतह पर एक विद्युत संभावित वितरण होगा, जबकि नैनोवायर के नीचे जमीन के बाद से तटस्थ हो गया है। नैनोवायर में उत्पन्न अधिकतम विद्युत दाब की गणना निम्न समीकरण द्वारा की जा सकती है:[7]

जहां κ0 निर्वात में पारगम्यता है, κ ढांकता हुआ स्थिरांक है, ई33, यह है15 और ई31 दाब-विद्युत गुणांक हैं, ν पोइसन अनुपात है, नैनोवायर का त्रिज्या है, एल नैनोवायर की लंबाई है और νmax नैनोवायर की नोक का अधिकतम विक्षेपण है।

टिप की सतह में आवेशों को बाहर निकालने के लिए विद्युत संपर्क महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। काउंटर इलेक्ट्रोड और नैनोवायर की नोक के बीच स्कॉटकी संपर्क का गठन किया जाना चाहिए क्योंकि ओमिक संपर्क टिप पर उत्पन्न विद्युत क्षेत्र को बेअसर कर देगा। एक प्रभावी शॉटकी संपर्क बनाने के लिए, इलेक्ट्रान बन्धुता (ईa) काउंटर इलेक्ट्रोड बनाने वाली धातु के समारोह का कार्य (φ) से छोटा होना चाहिए। ZnO nanowire के मामले में 4.5 eV के इलेक्ट्रॉन संबंध के साथ, प्लैटिनम (φ=6.1eV) schottky संपर्क के निर्माण के लिए एक उपयुक्त धातु है। स्कूटी संपर्क का निर्माण करके, जब काउंटर इलेक्ट्रोड ऋणात्मक क्षमता के क्षेत्रों के संपर्क में होता है, तो टिप की सतह से इलेक्ट्रॉन काउंटर इलेक्ट्रोड के पास जाएंगे, जबकि क्षेत्रों के संपर्क में आने पर कोई धारा उत्पन्न नहीं होगा। धनात्मक क्षमता, एन-टाइप सेमीकंडक्टर नैनोस्ट्रक्चर के मामले में (पी-प्रकार अर्धचालक स्ट्रक्चर उलटी घटना को प्रदर्शित करेगा क्योंकि छेद इस मामले में मोबाइल है)। स्कॉटकी संपर्क का गठन भी प्रत्यक्ष वर्तमान आउटपुट सिग्नल की पीढ़ी के परिणामस्वरूप योगदान देता है।

दूसरे मामले के लिए, इसके निचले हिस्से में ओमिक संपर्क और इसके शीर्ष पर स्कूटी संपर्क के बीच लंबवत विकसित नैनोवायर के साथ एक मॉडल माना जाता है। जब नैनोवायर की नोक की ओर बल लगाया जाता है, तो नैनोवायर में अनएक्सियल कंप्रेसिव उत्पन्न होता है। दाब-विद्युत प्रभाव के कारण, नैनोवायर की नोक में एक ऋणात्मक दाब-विद्युत क्षमता होगी, जिससे टिप पर फर्मी का स्तर बढ़ जाएगा। चूंकि इलेक्ट्रॉन तब टिप से नीचे की ओर बाहरी परिपथ के माध्यम से प्रवाहित होंगे, परिणामस्वरूप टिप पर धनात्मक विद्युत क्षमता उत्पन्न होगी। Schottky संपर्क इंटरफ़ेस के माध्यम से ले जाए जा रहे इलेक्ट्रॉनों को रोक देगा, इसलिए टिप पर क्षमता बनाए रखेगा। जैसे ही बल हटा दिया जाता है, दाब-विद्युत प्रभाव कम हो जाता है, और टिप पर धनात्मक क्षमता को बेअसर करने के लिए इलेक्ट्रॉन वापस ऊपर की ओर प्रवाहित होंगे। दूसरा मामला वैकल्पिक चालू आउटपुट सिग्नल उत्पन्न करेगा।

ज्यामितीय विन्यास

दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर के विन्यास के आधार पर, अधिकांशनैनो-जनित्र को 3 प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: VING, LING और NEG। फिर भी, एक कॉन्फ़िगरेशन है जो उपरोक्त श्रेणियों में नहीं आता है, जैसा कि अन्य प्रकार में बताया गया है।

Vertical nanowire Integrated Nanogenerator (VING).

File:NG VING.png
विशिष्ट वर्टिकल नैनोवायर इंटीग्रेटेडनैनो-जनित्र का योजनाबद्ध दृश्य, (ए) पूर्ण संपर्क के साथ, और (बी) आंशिक संपर्क के साथ। ध्यान दें कि बाद वाले मामले में काउंटर इलेक्ट्रोड पर झंझरी महत्वपूर्ण है।

VING एक 3-आयामी विन्यास है जिसमें सामान्य रूप से 3 परतों का ढेर होता है, जो आधार इलेक्ट्रोड, लंबवत विकसित दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर और काउंटर इलेक्ट्रोड हैं। दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर को सामान्य रूप से विभिन्न सिंथेसाइजिंग तकनीकों द्वारा बेस इलेक्ट्रोड से उगाया जाता है, जो इसके टिप 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 VING का एक बुनियादी विन्यास प्रस्तुत किया है, जहां उन्होंने एकल ऊर्ध्वाधर ZnO नैनोवायर के विरूपण को प्रेरित करने के लिए परमाणु बल माइक्रोस्कोप (AFM) की नोक का उपयोग किया, VING का पहला विकास किया गया 2007 में।[8] पहला VING चलती इलेक्ट्रोड के रूप में AFM टिप की सरणियों के समान आवधिक सतह झंझरी के साथ काउंटर इलेक्ट्रोड का उपयोग करता है। चूंकि काउंटर इलेक्ट्रोड दाब-विद्युत नैनोवायर की युक्तियों के साथ पूर्ण संपर्क में नहीं है, बाहरी कंपन द्वारा इसकी गति इन-प्लेन या आउट-ऑफ-प्लेन होती है, जो दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर के विरूपण को प्रेरित करती है, जिससे विद्युत क्षमता वितरण की उत्पत्ति होती है। प्रत्येक व्यक्ति नैनोवायर के अंदर। काउंटर इलेक्ट्रोड को नैनोवायर की नोक के साथ स्कॉटकी संपर्क बनाने वाली धातु के साथ लेपित किया जाता है, जहां दाब-विद्युत नैनोवायर का केवल संकुचित भाग एन-टाइप के मामले में संचित इलेक्ट्रॉनों को अपनी नोक और काउंटर इलेक्ट्रोड के बीच बाधा से गुजरने की अनुमति देगा। nanowire. इस कॉन्फ़िगरेशन की स्विच-ऑन और -ऑफ विशेषता बाहरी सही करनेवाला के लिए बिना किसी आवश्यकता के प्रत्यक्ष वर्तमान उत्पादन उत्पन्न करने की क्षमता दिखाती है।

VING में आंशिक संपर्क के साथ, काउंटर इलेक्ट्रोड की ज्यामिति एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। फ्लैट काउंटर इलेक्ट्रोड दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर के पर्याप्त विरूपण को प्रेरित नहीं करेगा, खासकर जब काउंटर इलेक्ट्रोड इन-प्लेन मोड द्वारा चलता है। परमाणु बल माइक्रोस्कोपी युक्तियों की सरणी जैसी बुनियादी ज्यामिति के बाद, काउंटर इलेक्ट्रोड के सहज विकास के लिए कुछ अन्य दृष्टिकोणों का पालन किया गया है। प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह ने ZnO नैनोरोड्स से बना काउंटर इलेक्ट्रोड उत्पन्न किया है जो ZnO नैनोवायर 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 उद् - द्वारीकरण स्फटयातु और ELECTROPLATING तकनीक को मिलाकर कटोरे के आकार का पारदर्शी काउंटर इलेक्ट्रोड प्रस्तुत किया।[9] उन्होंने लचीले सब्सट्रेट पर नेटवर्क्ड सिंगल-वॉल कार्बन-नैनोट्यूब (कार्बन नैनोट्यूब # सिंगल-वॉलड) 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।[10] दूसरे प्रकार के VING का भी सुझाव दिया गया है। जबकि यह पूर्वोक्त के साथ समान ज्यामितीय विन्यास साझा करता है, इस तरह के VING का नैनोवायरों और काउंटर इलेक्ट्रोड की युक्तियों के बीच पूर्ण यांत्रिक संपर्क होता है।[11] यह विन्यास उन अनुप्रयोगों के लिए प्रभावी है जहां बल ऊर्ध्वाधर दिशा (दाब-विद्युत नैनोवायर के सी अक्ष की ओर) में लगाया जाता है, और यह आंशिक संपर्क वाले VINGs के विपरीत प्रत्यावर्ती धारा (AC) उत्पन्न करता है।

Lateral nanowire Integrated Nanogenerator (LING).

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विशिष्ट पार्श्व नैनोवायर एकीकृतनैनो-जनित्र का योजनाबद्ध दृश्य

LING एक 2-आयामी विन्यास है जिसमें तीन भाग होते हैं: आधार इलेक्ट्रोड, बाद में विकसित दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर और schottky संपर्क के लिए धातु इलेक्ट्रोड। ज्यादातर मामलों में, सब्सट्रेट फिल्म की मोटाई दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर के व्यास की तुलना में बहुत अधिक मोटी होती है, इसलिए अलग-अलग नैनोस्ट्रक्चर को शुद्ध तन्य तनाव के अधीन किया जाता है।

LING सिंगल वायर जनरेटर (SWG) का विस्तार है, जहां एक पार्श्व संरेखित नैनोवायर को लचीले सब्सट्रेट पर एकीकृत किया जाता है। SWG बल्कि एक वैज्ञानिक विन्यास है जिसका उपयोग दाब-विद्युत सामग्री की विद्युत ऊर्जा उत्पादन की क्षमता को सत्यापित करने के लिए किया जाता है और इसे विकास के प्रारंभिक चरण में व्यापक रूप से अपनाया जाता है।

पूर्ण यांत्रिक संपर्क वाले VINGs के रूप में, LING AC विद्युत संकेत उत्पन्न करता है। आउटपुट विद्युत दाब को एकल सब्सट्रेट पर श्रृंखला में जुड़े LING की एक सरणी का निर्माण करके बढ़ाया जा सकता है, जिससे आउटपुट विद्युत दाब का रचनात्मक जोड़ होता है। इस तरह के विन्यास से बड़े पैमाने पर बिजली की सफाई के लिए LING का व्यावहारिक अनुप्रयोग हो सकता है, उदाहरण के लिए, हवा या समुद्र की लहरें।

Nanocomposite Electrical Generators (NEG).

File:NEG.png
विशिष्ट नैनोकम्पोजिट विद्युत जेनरेटर का योजनाबद्ध दृश्य

NEG एक 3-आयामी विन्यास है जिसमें तीन मुख्य भाग होते हैं: धातु प्लेट इलेक्ट्रोड, लंबवत विकसित दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर और पॉलिमर मैट्रिक्स जो दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर के बीच में भरता है।

एनईजी मोमेनी एट अल द्वारा प्रस्तुत किया गया था।[12] यह दिखाया गया था कि एनईजी की मूलनैनो-जनित्र कॉन्फ़िगरेशन की तुलना में उच्च दक्षता है, जो एक एएफएम टिप द्वारा जेडएनओ नैनोवायर 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 कपड़े की तरह ज्यामितीय विन्यास का सुझाव दिया गया है। दाब-विद्युत नैनोवायर को इसकी रेडियल दिशा में दो माइक्रोफाइबर पर लंबवत रूप से उगाया जाता है, और उन्हेंनैनो-जनित्र बनाने के लिए घुमाया जाता है।[13] माइक्रोफाइबर में से एक को धातु के साथ लेपित किया जाता है ताकि एक स्कूटी संपर्क बनाया जा सके, जो VINGs के काउंटर इलेक्ट्रोड के रूप में काम करता है। जैसे ही जंगम माइक्रोफाइबर को फैलाया जाता है, स्थिर माइक्रोफाइबर पर नैनोस्ट्रक्चर का विरूपण होता है, जिसके परिणामस्वरूप विद्युत दाब उत्पन्न होता है। इसका कार्य सिद्धांत आंशिक यांत्रिक संपर्क वाले VINGs के समान है, इस प्रकार DC विद्युत संकेत उत्पन्न करता है।

सामग्री

नैनो-जनित्र के लिए अध्ययन किए गए विभिन्न दाब-विद्युत सामग्रियों में, कई शोधों को ZnO, CdS जैसे वर्टज़ाइट संरचना वाली सामग्रियों पर केंद्रित किया गया है।[14] और गाएन।[15] इन सामग्रियों का सबसे बड़ा लाभ सुगम और लागत प्रभावी निर्माण तकनीक, जलतापीय संश्लेषण से उत्पन्न होता है। चूंकि हाइड्रोथर्मल संश्लेषण ऊर्ध्वाधर और क्रिस्टलीय विकास के अलावा 100 डिग्री सेल्सियस के नीचे कम तापमान वाले वातावरण में आयोजित किया जा सकता है, इसलिए इन सामग्रियों को पिघलने के तापमान जैसी भौतिक विशेषताओं के लिए कम चिंता के साथ विभिन्न सबस्ट्रेट्स में एकीकृत किया जा सकता है।

अलग-अलग नैनोवायर की piezoelectricity को बढ़ाने के प्रयासों ने वुर्टजाइट संरचना पर आधारित अन्य दाब-विद्युत सामग्रियों के विकास का भी नेतृत्व किया। जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के प्रोफेसर झोंग लिन वांग ने पी-टाइप ZnO नैनोवायर प्रस्तुत किया।[16] एन-टाइप सेमीकंडक्टिव नैनोस्ट्रक्चर के विपरीत, पी-टाइप में मोबाइल कण एक छेद है, इस प्रकार स्कूटी व्यवहार एन-टाइप केस से उलट होता है; विद्युत संकेत नैनोस्ट्रक्चर के उस हिस्से से उत्पन्न होता है जहां छेद जमा होते हैं। यह प्रयोगात्मक रूप से साबित हुआ है कि पी-टाइप जेएनओ नैनोवायर एन-टाइप जेएनओ नैनोवायर के 10 गुना के करीब आउटपुट सिग्नल उत्पन्न कर सकता है।

इस विचार से कि पेरोसाइट संरचना वाली सामग्री को वर्टज़ाइट संरचना, बेरियम टाइटेनेट (BaTiO) की तुलना में अधिक प्रभावी दाब-विद्युत विशेषता के लिए जाना जाता है।3) नैनोवायर का अध्ययन इलिनोइस विश्वविद्यालय के प्रोफेसर मिन-फेंग यू द्वारा उरबाना चैंपियन में भी किया गया है।[17] आउटपुट सिग्नल एक समान ZnO नैनोवायर से 16 गुना अधिक पाया गया है।

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के प्रोफेसर लिवेई लिन ने सुझाव दिया है किनैनो-जनित्र बनाने के लिए पोलीविनीलीडेंस फ्लोराइड का भी उपयोग किया जा सकता है।[18] एक बहुलक होने के नाते, पीवीडीएफ अपने निर्माण के लिए निकट-क्षेत्र इलेक्ट्रोस्पिनिंग का उपयोग करता है, जो कि अन्य सामग्रियों की तुलना में एक अलग तकनीक है। प्रक्रिया को नियंत्रित करने वाले सब्सट्रेट पर नैनोफाइबर को सीधे लिखा जा सकता है, और इस तकनीक के नैनोफाइबर पर आधारित स्व-संचालित कपड़ा बनाने के लिए प्रयुक्त होने की उपेक्षा है। SUTD के शोधकर्ताओं ने अल्ट्रा-लॉन्ग पोटैशियम नियोबेट (KNbO3) नैनोफाइबर एक सोल-जेल असिस्टेड फार-फील्ड इलेक्ट्रोसपिनिंग प्रक्रिया का उपयोग करते हैं[19] और एक उच्च आउटपुट विद्युत दाब लचीलानैनो-जनित्र विकसित करने के लिए उनका उपयोग किया।[20] यह ध्यान में रखते हुए कि दाब-विद्युत स्थिरांक एक पीजोइलेक्ट्रिकनैनो-जनित्र के समग्र प्रदर्शन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, उपकरण दक्षता में सुधार के लिए एक और शोध दिशा बड़ी दाब-विद्युत प्रतिक्रिया की नई सामग्री खोजना है। लीड मैग्नीशियम निओबेट-लेड टाइटेनेट (पीएमएन-पीटी) एक अगली पीढ़ी की दाब-विद्युत सामग्री है जिसमें सुपर उच्च दाब-विद्युत स्थिरांक होता है जब आदर्श संरचना और अभिविन्यास प्राप्त होता है। 2012 में, बहुत उच्च दाब-विद्युत स्थिरांक वाले पीएमएन-पीटी नैनोवायरों को हाइड्रो-थर्मल दृष्टिकोण द्वारा निर्मित किया गया था[21] और फिर एक ऊर्जा-संचय उपकरण में इकट्ठा किया गया।[22] एकल-क्रिस्टल PMN-PT नैनोबेल्ट के निर्माण से रिकॉर्ड-उच्च दाब-विद्युत स्थिरांक में और सुधार हुआ,[23] जिसे तब पीजोइलेक्ट्रिकनैनो-जनित्र के लिए आवश्यक बिल्डिंग ब्लॉक के रूप में इस्तेमाल किया गया था।

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

Material Type Geometry Output voltage Output power Synthesis Researched at
ZnO (n-type) Wurtzite D: ~100 nm, L: 200~500 nm VP=~9 mV @ R=500 MΩ ~0.5 pW per cycle (estimated) CVD, hydrothermal process Georgia Tech.
ZnO (p-type) Wurtzite D: ~50 nm, L: ~600 nm VP=50~90 mV @ R=500 MΩ 5~16.2 pW per cycle (calculated) CVD Georgia Tech.
ZnO-ZnS Wurtzite (Heterostructure) Not stated VP=~6 mV @ R=500 MΩ ~0.1 pW per cycle (calculated) Thermal evaporation and etching Georgia Tech.
GaN Wurtzite D: 25~70 nm, L: 10~20 μm Vavg=~20 mV, Vmax=~0.35 V@ R=500 MΩ ~0.8 pW per cycle (average, calculated) CVD Georgia Tech.[15]
CdS Wurtzite D: ~100 nm, L: 1 μm VP=~3 mV Not stated PVD, Hydrothermal Process Georgia Tech.[14]
BaTiO3 Perovskite D: ~280 nm, L: ~15 μm VP=~25 mV @ R=100 MΩ ~0.3 aJ per cycle (stated) High temperature chemical reaction UIUC[17]
PVDF Polymer D: 0.5~6.5 μm, L: 0.1~0.6 mm VP=5~30 mV 2.5 pW~90 pW per cycle (calculated) Electro spinning UC Berkeley[18]
KNbO3 Perovskite D: ~100 nm; L: few cm Vp = ~16 V @ R=100 MΩ Electro spinning SUTD/MIT[20]


अनुप्रयोग

नैनो-जनित्र को विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए प्रयुक्त किए जाने की उपेक्षा है जहां आवधिक गतिज ऊर्जा मौजूद है, जैसे कि बड़े पैमाने पर हवा और समुद्र की लहरें दिल की धड़कन से मांसपेशियों की गति या छोटे पैमाने पर फेफड़ों की साँस लेना। आगे संभव 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 खपत करता है जहां गतिज ऊर्जा की निरंतर आपूर्ति की जाती है। उदाहरण के तौर पर प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह द्वारा 2010 में सेंसर पर 20 ~ 40 mV के आउटपुट विद्युत दाब के साथ स्व-संचालित पीएच या यूवी सेंसर एकीकृत VING 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 हारवेस्टर के साथ जोड़कर सफलता की मांग की जा रही है।[24][25] इस दृष्टिकोण से उस एप्लिकेशन के लिए उपयुक्त ऊर्जा स्रोत के विकास में योगदान की उपेक्षा है जहां स्वतंत्र संचालन महत्वपूर्ण है, जैसे कि स्मार्टडस्ट

स्मार्ट पहनने योग्य प्रणाली। दाब-विद्युत फाइबर के साथ वस्त्रों से एकीकृत या निर्मित संगठननैनो-जनित्र के व्यवहार्य अनुप्रयोगों में से एक है। मानव शरीर से गतिज ऊर्जा को दाब-विद्युत फाइबर के माध्यम से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है, और इसे संभवतः स्मार्ट पहनने योग्य प्रणाली से जुड़ी स्वास्थ्य-निगरानी प्रणाली जैसे पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की आपूर्ति के लिए प्रयुक्त किया जा सकता है। VING जैसेनैनो-जनित्र को मानव शरीर के चलने की गति को नियोजित करने वाले जूते में भी आसानी से एकीकृत किया जा सकता है।

एक अन्य समान अनुप्रयोग एक शक्ति पैदा करने वाली कृत्रिम त्वचा है। प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह ने दौड़ते हम्सटर से जुड़े लचीले एसडब्ल्यूजी से 100 एमवी तक का एसी विद्युत दाब उत्पन्न करके संभावना दिखाई है।[26] पारदर्शी और लचीले उपकरण। कुछ दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर को विभिन्न प्रकार के सबस्ट्रेट्स में बनाया जा सकता है, जैसे लचीला और पारदर्शी कार्बनिक सब्सट्रेट। SKKU (प्रोफेसर सांग-वू किम का समूह) और SAIT (डॉ. जे-यंग चोई का समूह) के अनुसंधान समूहों ने पारदर्शी और लचीलानैनो-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 बढ़ाया जा सकता है। ऊर्जा-कुशल टच स्क्रीन उपकरणों के लिए। इंडियम-टिन-ऑक्साइड (इंडियम टिन ऑक्साइड) इलेक्ट्रोड को ग्राफीन परत के साथ प्रतिस्थापित करके डिवाइस की पारदर्शिता और लागत-प्रभावशीलता को बढ़ाने के लिए उनके शोध फोकस को बढ़ाया जा रहा है।[27] इम्प्लांटेबल टेलीमेट्रिक एनर्जी रिसीवर। ZnO नैनोवायर पर आधारितनैनो-जनित्र को इम्प्लांटेबल उपकरणों के लिए प्रयुक्त किया जा सकता है क्योंकि ZnO न केवल जैव-संगत है बल्कि कार्बनिक सब्सट्रेट पर भी संश्लेषित किया जा सकता है, जोनैनो-जनित्र को समग्र रूप से जैव-संगत प्रदान करता है।नैनो-जनित्र के साथ एकीकृत इम्प्लांटेबल डिवाइस को मानव शरीर के बाहर बाहरी अल्ट्रासोनिक कंपन प्राप्त करके संचालित किया जा सकता है, जिसे दाब-विद्युत नैनोस्ट्रक्चर द्वारा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।

घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र

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सिंहावलोकन

फ़ाइल: 12 महीनों के भीतर घर्षण-विद्युत नैनोजेनरेटर्स के आउटपुट पावर घनत्व में हुई प्रगति पर एक सारांश..tif|thumb|upright=2|12 महीनों के भीतर घर्षण-विद्युत नैनोजेनरेटर्स के आउटपुट पावर घनत्व में हुई प्रगति का सारांश।

एक घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र एक ऊर्जा संचयन उपकरण है जो बाहरी यांत्रिक ऊर्जा को घर्षण-विद्युत प्रभाव और इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण के संयोजन से बिजली में परिवर्तित करता है। इस नए प्रकार केनैनो-जनित्र का प्रदर्शन पहली बार 2012 के वर्ष में जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह में किया गया था।[28] इस बिजली उत्पादन इकाई के लिए, आंतरिक परिपथ में, दो पतली कार्बनिक / अकार्बनिक फिल्मों के बीच आवेश हस्तांतरण के कारण घर्षण-विद्युत प्रभाव द्वारा एक क्षमता पैदा की जाती है जो विपरीत त्रिकोणीय-ध्रुवीयता प्रदर्शित करती है; बाहरी परिपथ में, इलेक्ट्रॉनों को क्षमता को संतुलित करने के लिए फिल्मों के पीछे की तरफ संलग्न दो इलेक्ट्रोड के बीच प्रवाहित किया जाता है। चूंकि टीईएनजी के लिए सबसे उपयोगी सामग्री कार्बनिक हैं, इसे कार्बनिकनैनो-जनित्र भी कहा जाता है, जो यांत्रिक ऊर्जा की कटाई के लिए जैविक सामग्री का उपयोग करने वाला पहला है।

जनवरी 2012 में टीईएनजी की पहली रिपोर्ट के बाद से, टीईएनजी की आउटपुट पावर घनत्व 12 महीनों के भीतर परिमाण के पांच आदेशों में सुधार हुआ है। क्षेत्र का बिजली घनत्व 313 W / m तक पहुँच जाता है2, आयतन घनत्व 490 kW/m तक पहुँच जाता है3, और रूपांतरण क्षमता ~60%[29]–72%[30] प्रदर्शित किया गया है। अभूतपूर्व उत्पादन प्रदर्शन के अलावा, इस नई ऊर्जा प्रौद्योगिकी के कई अन्य फायदे भी हैं, जैसे विनिर्माण और निर्माण में कम लागत, उत्कृष्ट मजबूती और विश्वसनीयता, और पर्यावरण मित्रता। 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 बर्बाद हो जाती है, जैसे कि मानव गति, चलना, कंपन, यांत्रिक ट्रिगरिंग, घूर्णन टायर, हवा, बहता पानी और बहुत कुछ।[29] इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि क्लेम्सन यूनिवर्सिटी में रामकृष्ण पोडिला के group ने पहले सही मायने में वायरलेस घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र का प्रदर्शन किया,[31] जो बिना किसी बाहरी प्रवर्धन और बूस्टर की आवश्यकता के ऊर्जा भंडारण उपकरणों (जैसे, बैटरी और कैपेसिटर) को वायरलेस रूप से चार्ज करने में सक्षम थे।[32] ये वायरलेस जनरेटर संभवतः नई प्रणालियों के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकते हैं जिनका उपयोग यांत्रिक ऊर्जा की कटाई के लिए किया जा सकता है और उत्पन्न ऊर्जा को भंडारण के लिए वायरलेस रूप से प्रसारित किया जा सकता है।

घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र में तीन बुनियादी ऑपरेशन मोड हैं: वर्टिकल कॉन्टैक्ट-सेपरेशन मोड, इन-प्लेन स्लाइडिंग मोड और सिंगल-इलेक्ट्रोड मोड। उनकी अलग-अलग विशेषताएं हैं और विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं।

मूल मोड और तंत्र

वर्टिकल कॉन्टैक्ट-सेपरेशन मोडफाइल: घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र का वर्टिकल कॉन्टैक्ट-सेपरेशन मोड।tif|thumb|upright=2|घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र का वर्टिकल कॉन्टैक्ट-सेपरेशन मोड

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 संभावित अंतर के आवधिक परिवर्तन के रूप में वर्णित किया जा सकता है। जब डिवाइस को मोड़ने या दबाने के लिए उस पर यांत्रिक हलचल प्रयुक्त की जाती है, तो दो शीटों की आंतरिक सतहें निकट संपर्क में आ जाएंगी और चार्ज ट्रांसफर शुरू हो जाएगा, सतह के एक तरफ धनात्मक आवेश और दूसरा भाग ऋणात्मक आवेश के साथ निकल जाएगा। यह सिर्फ त्रिकोणीय प्रभाव है। जब विरूपण जारी किया जाता है, तो विपरीत चार्ज वाली दो सतहें स्वचालित रूप से अलग हो जाएंगी, जिससे ये विपरीत घर्षण-विद्युत चार्ज बीच में एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करेंगे और इस प्रकार ऊपर और नीचे के इलेक्ट्रोड में एक संभावित अंतर उत्पन्न करेंगे। इस संभावित अंतर को स्क्रीन 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 बिजली तब तक जारी रहेगी जब तक कि दो इलेक्ट्रोड की क्षमता फिर से समान नहीं हो जाती। इसके बाद, जब दो शीटों को फिर से एक-दूसरे की ओर दबाया जाता है, तो घर्षण-विद्युत -चार्ज-प्रेरित संभावित अंतर शून्य से घटने लगेगा, ताकि स्थानांतरित चार्ज बाहरी भार के माध्यम से वापस प्रवाहित हो जाएं, विपरीत में एक और विद्युत प्रवाह पल्स उत्पन्न करने के लिए दिशा। जब यह आवधिक यांत्रिक विकृति बनी रहती है, तो प्रत्यावर्ती धारा (AC) संकेत लगातार उत्पन्न होते रहेंगे।[33][34] सामग्री के जोड़े के संपर्क में आने और घर्षण-विद्युत चार्ज उत्पन्न करने के लिए, उनमें से कम से कम एक इंसुलेटर (बिजली) होना चाहिए, ताकि घर्षण-विद्युत चार्ज को दूर नहीं किया जा सके लेकिन शीट की आंतरिक सतह पर बना रहे। फिर, ये इमोबेल घर्षण-विद्युत चार्ज आवधिक दूरी परिवर्तन के तहत बाहरी भार में एसी बिजली प्रवाह को प्रेरित कर सकते हैं।

लेटरल स्लाइडिंग मोडफाइल: घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र का लेटरल स्लाइडिंग मोड।tif|thumb|upright=2

दो बुनियादी घर्षण प्रक्रियाएं हैं: सामान्य संपर्क और पार्श्व स्लाइडिंग। हमने यहां एक TENG प्रदर्शित किया है जिसे पार्श्व दिशा में दो सतहों के बीच इन-प्लेन स्लाइडिंग के आधार पर डिज़ाइन किया गया है।[35] फिसलने वाले घर्षण द्वारा सुगम किए गए एक गहन त्रिकोणीय 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 चलाने के लिए एक विद्युत दाब ड्रॉप बनाता है। स्लाइडिंग-प्रेरित बिजली उत्पादन तंत्र को चित्र में योजनाबद्ध रूप से दर्शाया गया है। मूल स्थिति में, दो बहुलक सतहें पूरी तरह से ओवरलैप होती हैं और एक दूसरे के साथ घनिष्ठ संपर्क करती हैं। इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने की क्षमता में बड़े अंतर के कारण, त्रिकोणीय विद्युतीकरण एक सतह को शुद्ध धनात्मक आवेशों के साथ और दूसरे को समान घनत्व वाले शुद्ध ऋणात्मक आवेशों के साथ छोड़ देगा। चूंकि इंसुलेटर पर ट्राइबो-चार्ज केवल सतह परत में वितरित होंगे और समय की विस्तारित अवधि के लिए लीक नहीं होंगे, धनात्मक चार्ज सतह और ऋणात्मक चार्ज सतह के बीच अलगाव इस अतिव्यापी स्थिति में नगण्य है, और इस प्रकार वहाँ होगा दो इलेक्ट्रोडों के आर-पार विद्युत विभव कम हो। एक बार धनात्मक रूप से आवेशित सतह के साथ शीर्ष प्लेट बाहर की ओर खिसकने लगती है, संपर्क सतह क्षेत्र में कमी के कारण इन-प्लेन चार्ज पृथक्करण शुरू हो जाता है। अलग किए गए आवेश एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करेंगे जो प्लेटों के लगभग समानांतर दाईं से बाईं ओर इंगित करता है, जो शीर्ष इलेक्ट्रोड पर एक उच्च क्षमता को प्रेरित करता है। यह संभावित अंतर एक विद्युत संभावित ड्रॉप उत्पन्न करने के लिए शीर्ष इलेक्ट्रोड से निचले इलेक्ट्रोड तक एक वर्तमान प्रवाह को चलाएगा जो त्रिकोणीय-चार्ज-प्रेरित क्षमता को रद्द करता है। क्योंकि इलेक्ट्रोड परत और त्रि-आवेशित बहुलक सतह के बीच की ऊर्ध्वाधर दूरी पार्श्व आवेश पृथक्करण दूरी की तुलना में नगण्य है, इलेक्ट्रोड पर स्थानांतरित आवेशों की मात्रा लगभग किसी भी स्लाइडिंग विस्थापन पर अलग-अलग आवेशों की मात्रा के बराबर होती है। इस प्रकार, वर्तमान प्रवाह जारी स्लाइडिंग प्रक्रिया की निरंतरता के साथ जारी रहेगा जो अलग-अलग शुल्कों 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। मापा वर्तमान उस दर से निर्धारित किया जाना चाहिए जिस पर दो प्लेटें अलग हो रही हैं। इसके बाद, जब शीर्ष प्लेट को पीछे की ओर स्लाइड करने के लिए वापस किया जाता है, तो अलग किए गए चार्ज फिर से संपर्क में आने लगते हैं लेकिन बहुलक सामग्री की इन्सुलेटर प्रकृति के कारण कोई विनाश नहीं होता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक संतुलन बनाए रखने के लिए, इलेक्ट्रोड पर स्थानांतरित किए गए अनावश्यक शुल्क संपर्क क्षेत्र की वृद्धि के साथ बाहरी भार के माध्यम से वापस प्रवाहित होंगे। यह फिसलने के दूसरे आधे चक्र के साथ, नीचे के इलेक्ट्रोड से शीर्ष इलेक्ट्रोड तक एक वर्तमान प्रवाह में योगदान देगा। एक बार जब दो प्लेटें ओवरलैपिंग स्थिति में पहुंच जाती हैं, तो आवेशित सतहें फिर से पूरी तरह से संपर्क में आ जाती हैं। इलेक्ट्रोड पर कोई स्थानांतरित चार्ज नहीं रहेगा, और डिवाइस पहले राज्य में वापस आ जाएगा। इस पूरे चक्र में, बाहर और भीतर की ओर खिसकने की प्रक्रिया सममित होती है, इसलिए सममित वैकल्पिक वर्तमान चोटियों की एक जोड़ी की अपेक्षा की जानी चाहिए।

इन-प्लेन चार्ज पृथक्करण का तंत्र दो प्लेटों के बीच एक दिशात्मक स्लाइडिंग में काम कर सकता है[36] या रोटेशन मोड में।[37] स्लाइडिंग मोड में, स्लाइडिंग सतहों पर रैखिक झंझरी या परिपत्र विभाजन की शुरुआत ऊर्जा संचयन के लिए एक अत्यंत कुशल साधन है। ऐसी संरचनाओं के साथ, दो पैटर्न वाली घर्षण-विद्युत सतहें TENG की पूरी लंबाई के बजाय केवल एक झंझरी इकाई लंबाई के विस्थापन के माध्यम से पूरी तरह से बेमेल स्थिति प्राप्त कर सकती हैं ताकि यह प्रेरित शुल्कों की परिवहन दक्षता में नाटकीय रूप से वृद्धि कर सके।

Single-Electrode Mode

File:Single-electrode mode triboelectric nanogenerator.png
घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र का सिंगल-इलेक्ट्रोड मोड

एक एकल-इलेक्ट्रोड-आधारित घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र को कुछ अनुप्रयोगों जैसे उंगलियों से चलने वाले घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र के लिए अधिक व्यावहारिक और व्यवहार्य डिज़ाइन के रूप में प्रस्तुत किया गया है।[38][39] एकल-इलेक्ट्रोड TENG के कार्य सिद्धांत को संपर्क विद्युतीकरण और इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन के युग्मन द्वारा योजनाबद्ध रूप से चित्र में दिखाया गया है। मूल स्थिति में, त्वचा और PDMS की सतहें एक दूसरे के साथ पूरी तरह से संपर्क करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप उनके बीच चार्ज ट्रांसफर होता है। घर्षण-विद्युत श्रृंखला के अनुसार, इलेक्ट्रॉनों को त्वचा से पीडीएमएस में इंजेक्ट किया गया था क्योंकि पीडीएमएस त्वचा की तुलना में अधिक घर्षण-विद्युत रूप से ऋणात्मक है, जो संपर्क विद्युतीकरण प्रक्रिया है। विपरीत ध्रुवों के साथ उत्पादित घर्षण-विद्युत चार्ज पूरी तरह से संतुलित/स्क्रीन किए जाते हैं, जिससे बाहरी परिपथ में कोई इलेक्ट्रॉन प्रवाह नहीं होता है। एक बार पीडीएमएस और त्वचा के बीच एक सापेक्ष अलगाव हो जाने पर, इन घर्षण-विद्युत शुल्कों की भरपाई नहीं की जा सकती है। PDMS की सतह पर ऋणात्मक आवेश ITO इलेक्ट्रोड पर धनात्मक आवेश उत्पन्न कर सकते हैं, ITO इलेक्ट्रोड से जमीन पर प्रवाहित करने के लिए मुक्त इलेक्ट्रॉनों को चला सकते हैं। यह इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन प्रक्रिया एक आउटपुट विद्युत दाब / धारा सिग्नल दे सकती है यदि टचिंग स्किन और बॉटम पीडीएमएस के बीच की दूरी पीडीएमएस फिल्म के आकार के बराबर है। जब PDMS और त्वचा के बीच पृथक्करण दूरी को बढ़ाकर ITO इलेक्ट्रोड पर प्रेरित धनात्मक आवेशों से PDMS पर ऋणात्मक घर्षण-विद्युत आवेशों की पूरी तरह से जांच की जाती है, तो कोई आउटपुट सिग्नल नहीं देखा जा सकता है, जैसा कि सचित्र है। इसके अलावा, जब त्वचा को PDMS के पास वापस लाया गया, तो ITO इलेक्ट्रोड पर प्रेरित धनात्मक चार्ज कम हो गए और इलेक्ट्रॉन जमीन से ITO इलेक्ट्रोड तक तब तक प्रवाहित होंगे जब तक कि त्वचा और PDMS पूरी तरह से एक दूसरे के साथ फिर से संपर्क नहीं कर लेते, जिसके परिणामस्वरूप एक उलट आउटपुट विद्युत दाब होता है। / वर्तमान संकेत। यह संपर्क-पृथक्करण मोड में TENG के लिए विद्युत उत्पादन प्रक्रिया का एक पूर्ण चक्र है।

अनुप्रयोग

TENG ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन (आंतरिक परिपथ में) और इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शन प्रक्रियाओं (बाहरी परिपथ में) के माध्यम से यांत्रिक आंदोलन को विद्युत संकेत में परिवर्तित करने की एक भौतिक प्रक्रिया है। इस बुनियादी 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 एप्लिकेशन एक स्व-संचालित सक्रिय सेंसर के रूप में सेवा करना है, क्योंकि इसे ड्राइव करने के लिए बाहरी शक्ति स्रोत की आवश्यकता नहीं है।

कंपन ऊर्जा का संचयन कंपन समाज में चलने, आवाज, इंजन कंपन, ऑटोमोबाइल, ट्रेन, विमान, हवा और कई और अधिक लोकप्रिय घटनाओं का परिणाम है। यह लगभग हर जगह और हर समय मौजूद रहता है। विशेष रूप से पूरक संतुलित ऊर्जा संचयन तकनीकों के संयोजन में, विशेष रूप से मोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स को शक्ति देने के लिए हार्वेस्टिंग कंपन ऊर्जा का बहुत महत्व है। कंपन ऊर्जा के संचयन के लिए घर्षण-विद्युत नैनोजेनरेटर्स के मूलभूत सिद्धांतों पर आधारित विभिन्न तकनीकों का प्रदर्शन किया गया है। घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र के इस अनुप्रयोग को निम्नलिखित पहलुओं में प्रदर्शित किया गया है: 1. कैंटिलीवर-आधारित तकनीक यांत्रिक ऊर्जा संचयन के लिए एक शास्त्रीय दृष्टिकोण है, विशेष रूप से एमईएमएस के लिए। कंपन के समय ऊपर और नीचे की सतहों के साथ एक ब्रैकट की संपर्क सतह को डिजाइन करके, संपर्क-पृथक्करण मोड के आधार पर परिवेशी कंपन ऊर्जा की कटाई के लिए TENG का प्रदर्शन किया गया है।[40] 2. एक बैकपैक से ऊर्जा की कटाई करने के लिए, हमने एकीकृत रोम्बिक ग्रिडिंग के साथ तर्कसंगत रूप से डिज़ाइन किए गए TENG का प्रदर्शन किया, जिसने समानांतर में जुड़े संरचनात्मक रूप से गुणा इकाई कोशिकाओं के कारण कुल वर्तमान उत्पादन में बहुत सुधार किया।[41] 3. 4 सहायक स्प्रिंग्स के उपयोग के साथ, दो घर्षण-विद्युत सामग्रियों के बीच प्रतिध्वनि प्रेरित संपर्क-पृथक्करण के आधार पर एक हार्मोनिक गुंजयमान यंत्र-आधारित TENG का निर्माण किया गया है, जिसका उपयोग ऑटोमोबाइल इंजन, एक सोफा और एक से कंपन ऊर्जा की कटाई के लिए किया गया है। मेज़।[42] 4. हाल ही में, एक त्रि-आयामी घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र (3D-TENG) को वर्टिकल कॉन्टैक्ट-सेपरेशन मोड और इन-प्लेन स्लाइडिंग मोड के संकरण मोड के आधार पर डिजाइन किया गया है। 36 अभिनव डिजाइन कई में यादृच्छिक कंपन ऊर्जा की कटाई की सुविधा देता है। एक विस्तृत बैंडविड्थ पर निर्देश। 3-डी TENG को दैनिक जीवन में कई स्थितियों के तहत, विशेष रूप से कम आवृत्तियों पर, परिवेशी कंपन ऊर्जा के संचयन के लिए डिज़ाइन किया गया है, इस प्रकार, पर्यावरण/बुनियादी ढांचे की निगरानी, ​​​​पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स और इंटरनेट ऑफ थिंग्स को चार्ज करने में TENG के अनुप्रयोगों को खोलता है।

पर्यावरणीय ऊर्जा का संचयन

घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र एक आदर्श ऊर्जा हारवेस्टर है जो पर्यावरण से विविध यांत्रिक ऊर्जा, विशेष रूप से कम आवृत्ति वाली यांत्रिक ऊर्जा, जैसे हवा और पानी की तरंगों को एकत्र कर सकता है। 2013 में, झोंगलिन वांग के समूह ने पवन ऊर्जा संचयन के लिए एक रोटरी घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र की सूचना दी।[43] 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,[44] पूरी तरह से संलग्न घर्षण-विद्युत नैनोजेनरेटर्स पानी और कठोर वातावरण में प्रयुक्त होते हैं[45] और जलविद्युत संचयन के लिए बहुस्तरीय डिस्कनैनो-जनित्र।[46] हालांकि,नैनो-जनित्र के काम करने वाले मॉडल की सीमा के कारण, घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र की परतों के बीच उत्पन्न घर्षण अनिवार्य रूप से ऊर्जा रूपांतरण दक्षता और डिवाइस के स्थायित्व को कम करेगा। यह दोष पर्यावरणीय ऊर्जा संग्रह के क्षेत्र में घर्षणनैनो-जनित्र के आगे के अनुप्रयोग में बाधा डालता है। Zhonglin वैंग के समूह ने घर्षण समस्या को दूर करने के लिए एक घर्षण रहित इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शननैनो-जनित्र सर्कुलेशन नेटवर्क बनाने की कोशिश की।[47] उनके परीक्षणों में, इस घर्षण रहित इलेक्ट्रोस्टैटिक इंडक्शननैनो-जनित्र ने उच्च ऊर्जा परिवर्तित दक्षता और उत्कृष्ट स्थायित्व का प्रदर्शन किया। इस तरह के घर्षण रहितनैनो-जनित्र से बने परिसंचरण नेटवर्क का उपयोग जल तरंग ऊर्जा का संचयन करने और कुछ वायरलेस उपकरणों को लगातार ऊर्जा प्रदान करने के लिए किया जा सकता है।

इसके अलावा, छोटी बूंद ऊर्जा के संचयन के लिए उपयोग किए जाने वाले कुछ उपन्यास नैनोजेनरेटरों की सूचना मिली थी। शोधकर्ताओं ने एक ऑल वेदर ड्रॉपलेट-आधारित घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र तैयार किया, जो बिजली पैदा करने के लिए तरल और ठोस के बीच संपर्क विद्युतीकरण प्रभाव पर निर्भर था।[48] इस तरल-ठोस मॉडल का लाभ यह है कि यह प्रभावी रूप से नैनोजेनरेटरों के पहनने से बचाता है। यूनलॉन्ग ज़ी के समूह ने एक जल-बूंद-संचय घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र के साथ एक सिलिकॉन सौर सेल के संयोजन वाले एक हाइब्रिड सेल की सूचना दी। इस हाईब्रिड सेल में सोलर और रेनड्रॉप दोनों तरह की एनर्जी को हार्वेस्ट करने की क्षमता थी।[49] मानव शरीर की गति से ऊर्जा का संचयन

चूंकि लोगों के रोजमर्रा के जीवन में मानव शरीर पर प्रचुर मात्रा में यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न होती है, हम पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स और बायोमेडिकल अनुप्रयोगों को चार्ज करने के लिए यांत्रिक ऊर्जा की इस मात्रा को बिजली में परिवर्तित करने के लिए घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र का उपयोग कर सकते हैं।[50] यह लोगों के जीवन की सुविधा को अधिकतम अच्छा बनाने और व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक्स के अनुप्रयोग का विस्तार करने में मदद करेगा। अंतर्निहित लचीले मल्टी-लेयर घर्षण-विद्युत नैनोजेनरेटर्स के साथ एक पैकेज्ड पावर-जनरेटिंग इनसोल का प्रदर्शन किया गया है, जो सामान्य चलने के समय यांत्रिक दबाव को कम करने में सक्षम बनाता है। यहां इस्तेमाल किया गया TENG संपर्क-पृथक्करण मोड पर निर्भर करता है और धूप में सुखाना के आवधिक संपीड़न के जवाब में प्रभावी है। इनसोल को प्रत्यक्ष शक्ति स्रोत के रूप में उपयोग करते हुए, हम पूरी तरह से पैक किए गए सेल्फ-लाइटिंग शू का विकास करते हैं जिसमें प्रदर्शन और मनोरंजन उद्देश्यों के लिए व्यापक अनुप्रयोग हैं। शरीर की गति से ऊर्जा संचयन के लिए एक टीईएनजी को शर्ट की भीतरी परत से जोड़ा जा सकता है। सामान्य रूप से चलने के तहत, विद्युत दाब और वर्तमान घनत्व का अधिकतम उत्पादन 17 वी और 0.02 μA / सेमी तक होता है2, क्रमशः। कपड़ों पर चिपके हुए 2 सेमी×7 सेमी×0.08 सेमी के एकल परत आकार के साथ टीईएनजी को एक स्थायी शक्ति स्रोत के रूप में प्रदर्शित किया गया था जो न केवल 30 प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) को सीधे प्रकाश कर सकता है, बल्कि लिथियम आयन को भी चार्ज कर सकता है कपड़ों को लगातार ताली बजाकर बैटरी।

स्व-संचालित सक्रिय तनाव/बल सेंसर

एक घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र यांत्रिक रूप से ट्रिगर होने के बाद स्वचालित रूप से एक आउटपुट विद्युत दाब और धारा उत्पन्न करता है। परिमाण या आउटपुट सिग्नल यांत्रिक विरूपण और उसके समय-निर्भर व्यवहार के प्रभाव को दर्शाता है। यह TENG का मूल सिद्धांत है जिसे स्व-संचालित प्रेशर सेंसर के रूप में प्रयुक्त किया जा सकता है। विद्युत दाब-आउटपुट सिग्नल पानी की एक बूंद से प्रेरित प्रयुक्त दबाव को प्रतिबिंबित कर सकता है। सभी प्रकार के TENGs में उच्च संवेदनशीलता और बाहरी बल के प्रति तीव्र प्रतिक्रिया होती है और यह एक तेज शिखर संकेत के रूप में दिखाई देता है। इसके अलावा, पंख के एक टुकड़े के प्रभाव की प्रतिक्रिया (20 मिलीग्राम, संपर्क दबाव में ~0.4 Pa) का पता लगाया जा सकता है। संवेदक संकेत पूरी प्रक्रिया के इन विवरणों को स्पष्ट रूप से दिखा सकता है। मौजूदा परिणाम बताते हैं कि वास्तविक जीवन में सूक्ष्म दबाव को मापने के लिए हमारे सेंसर को प्रयुक्त किया जा सकता है।[51] सक्रिय दाब संवेदक को समग्र के रूप में भी विकसित किया गया है। घर्षण-विद्युत कम्पोजिट का शब्द एम्बेडेड तार के साथ स्पंज-आकार के बहुलक को संदर्भित करता है। कंपोजिट पर किसी भी दिशा में दबाव और प्रभाव लगाने से कंपोजिट एयर गैप की उपस्थिति के कारण सॉफ्ट पॉलीमर और सक्रिय तार के बीच चार्ज अलगाव होता है। दूसरे इलेक्ट्रोड के रूप में निष्क्रिय तार या तो बिना किसी हवा के अंतर के स्पंज के अंदर एम्बेडेड हो सकता है या संवेदक को एकल इलेक्ट्रोड मोड में काम करने की इजाजत देकर समग्र से बाहर रखा जा सकता है।[52] एक मामले में जब हम घर्षण-विद्युत नैनोजेनरेटर्स का एक मैट्रिक्स सरणी बनाते हैं, तो एक सतह पर प्रयुक्त एक बड़े क्षेत्र और स्व-संचालित दबाव मानचित्र को महसूस किया जा सकता है।[53] स्थानीय दबाव के साथ TENG सरणी की प्रतिक्रिया को बहु-चैनल माप प्रणाली के माध्यम से मापा गया। TENG से दो प्रकार के आउटपुट सिग्नल होते हैं: ओपन परिपथ विद्युत दाब और शॉर्ट परिपथ धारा। ओपन परिपथ विद्युत दाब केवल एक यांत्रिक ट्रिगरिंग प्रयुक्त करने के बाद TENG के अंतिम विन्यास द्वारा तय किया जाता है, ताकि यह विरूपण के परिमाण का एक माप हो, जिसे TENG द्वारा प्रदान की जाने वाली स्थिर जानकारी के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है। आउटपुट धारा उस दर पर निर्भर करता है जिस पर प्रेरित आवेश प्रवाहित होगा, ताकि वर्तमान संकेत यांत्रिक ट्रिगरिंग को प्रयुक्त करने की गतिशील प्रक्रिया के प्रति अधिक संवेदनशील हो।

घर्षण-विद्युत प्रभाव पर आधारित सक्रिय दबाव संवेदक और एकीकृत संवेदक सरणी के पारंपरिक निष्क्रिय दबाव संवेदकों पर कई फायदे हैं। सबसे पहले, सक्रिय सेंसर लघु परिपथ धारा का उपयोग करके ओपन-परिपथ विद्युत दाब और डायनेमिक प्रेशर सेंसिंग का उपयोग करके स्थिर दबाव संवेदन दोनों में सक्षम है, जबकि पारंपरिक सेंसर सामान्य रूप से लोडिंग दर की जानकारी प्रदान करने के लिए गतिशील संवेदन में अक्षम होते हैं। दूसरा, स्थिर और गतिशील संवेदन दोनों की त्वरित प्रतिक्रिया लोडिंग दबाव के बारे में विवरण प्रकट करने में सक्षम बनाती है। तीसरा, गतिशील संवेदन के लिए TENG की पता लगाने की सीमा 2.1 Pa जितनी कम है, TENG के उच्च आउटपुट के कारण। चौथा, इस काम में प्रस्तुत सक्रिय सेंसर सरणी में कोई बिजली की खपत नहीं है और यहां तक ​​कि स्व-संचालित दबाव मानचित्रण के लिए इसकी ऊर्जा संचयन कार्यक्षमता के साथ जोड़ा जा सकता है। इस क्षेत्र में भविष्य के कार्यों में उच्च स्थानिक रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करने के लिए पिक्सेल आकार का लघुकरण और आकार-अनुकूली दबाव इमेजिंग के लिए पूरी तरह से लचीले सब्सट्रेट पर TEAS मैट्रिक्स का एकीकरण सम्मिलित है।

स्व-संचालित गति संवेदक

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स्मार्ट बेल्ट-पुली प्रणाली घर्षण को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करके एनकोडर परिपथ को शक्ति प्रदान करता है

स्व-संचालित सेंसर की अवधि सरल विद्युत दाब-आउटपुट 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 जिम्मेदार सभी इलेक्ट्रॉनिक्स को शक्ति प्रदान करती है। उदाहरण के लिए, स्व-संचालित घर्षण-विद्युत एनकोडर, स्मार्ट बेल्ट-पुली प्रणाली में एकीकृत, एक कैपेसिटर में कटी हुई ऊर्जा को संग्रहीत करके और एक माइक्रोकंट्रोलर और एक एलसीडी सहित परिपथ को पूरी तरह से पावर करके घर्षण को उपयोगी विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।[54]

स्व-संचालित सक्रिय रासायनिक सेंसर

घर्षण-विद्युत नैनोजेनरेटर्स के लिए, इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने और सतह के आकारिकी को बदलने की क्षमता में सबसे बड़े अंतर वाली सामग्री का चयन करके विपरीत पक्षों पर चार्ज पीढ़ी को अधिकतम किया जा सकता है। ऐसे मामले में, TENG का आउटपुट घर्षण-विद्युत सामग्री की सतह पर सोखने वाले अणुओं के प्रकार और एकाग्रता पर निर्भर करता है, जिसका उपयोग रासायनिक और जैव रासायनिक सेंसर बनाने के लिए किया जा सकता है। एक उदाहरण के रूप में, TENG का प्रदर्शन धातु की प्लेट पर Au नैनोकणों (NPs) के संयोजन पर निर्भर करता है। ये असेंबल किए गए एयू एनपी न केवल तनाव 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 TENG का विद्युत उत्पादन बढ़ जाएगा। इकट्ठे एयू एनपी पर 3-मर्कैप्टोप्रोपियोनिक एसिड (3-एमपीए) अणुओं के आगे संशोधन के माध्यम से, उच्च-आउटपुटनैनो-जनित्र एचजी की ओर अत्यधिक संवेदनशील और चयनात्मक नैनोसेंसर बन सकता है।Au NPs और Hg की विभिन्न घर्षण-विद्युत ध्रुवता के कारण 2+ आयनों का पता लगाना2+ आयन। अपनी उच्च संवेदनशीलता, चयनात्मकता और सरलता के साथ, TENG Hg के निर्धारण के लिए काफी संभावनाएं रखता हैपर्यावरण के नमूनों में 2+ आयन। TENG अगम्य और पहुंच से वंचित चरम वातावरण के लिए भविष्य की संवेदन प्रणाली है। जैसा कि विभिन्न आयनों, अणुओं और सामग्रियों में उनके अद्वितीय घर्षण-विद्युत ध्रुवीयताएं होती हैं, हम उपेक्षा करते हैं कि TENG या तो एक विद्युत टर्न-ऑन या टर्न-ऑफ सेंसर बन सकता है, जब एनालिटिक्स संशोधित इलेक्ट्रोड सतह के लिए चुनिंदा रूप से बाध्यकारी होते हैं। हमारा मानना ​​है कि यह काम संबंधित TENG अध्ययनों के लिए शुरुआती पत्थर के रूप में काम करेगा और निकट भविष्य में डीएनए और प्रोटीन जैसे अन्य धातु आयनों और बायोमोलेक्यूल्स की ओर TENG के विकास को प्रेरित करेगा।[55]


सामग्री और सतह संरचनाओं की पसंद

ज्ञात लगभग सभी सामग्री धातु से लेकर बहुलक तक, रेशम और लकड़ी तक, लगभग हर चीज में ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन प्रभाव प्रदर्शित करती है। ये सभी सामग्रियां TENGs के निर्माण के लिए उम्मीदवार हो सकती हैं, ताकि TENG के लिए सामग्री के विकल्प बहुत बड़े हों। हालांकि, इलेक्ट्रॉन प्राप्त करने/खोने के लिए सामग्री की क्षमता 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 सामग्री, जब श्रृंखला के शीर्ष के पास की सामग्री को छुआ जाता है, तो अधिक ऋणात्मक आवेश प्राप्त होगा। श्रृंखला में दो सामग्रियां एक-दूसरे से जितनी दूर होती हैं, उतना ही अधिक आवेश हस्तांतरित होता है। घर्षण-विद्युत श्रृंखला में सामग्रियों की पसंद के अलावा, सतहों के आकारिकी को भौतिक तकनीकों द्वारा पिरामिड-, वर्ग- या गोलार्ध-आधारित सूक्ष्म- या नैनो-पैटर्न के निर्माण के साथ संशोधित किया जा सकता है, जो संपर्क क्षेत्र को बढ़ाने के लिए प्रभावी हैं। और संभवतः त्रिकोणीय विद्युतीकरण। हालाँकि, सतह पर निर्मित ऊबड़-खाबड़ संरचना घर्षण बल को बढ़ा सकती है, जो संभवतः TENG की ऊर्जा रूपांतरण दक्षता को कम कर सकती है। इसलिए, रूपांतरण दक्षता को अधिकतम करने के लिए एक अनुकूलन तैयार करना होगा।

त्रिकोणीय विद्युतीकरण प्रभाव को बढ़ाने के लिए सामग्रियों की सतहों को रासायनिक रूप से विभिन्न अणुओं, नैनोट्यूब, नैनोवायर या नैनोकणों का उपयोग करके क्रियाशील किया जा सकता है। सरफेस फंक्शनलाइजेशन काफी हद तक सरफेस पोटेंशियल को बदल सकता है। सतहों पर नैनोस्ट्रक्चर की शुरूआत स्थानीय संपर्क विशेषताओं को बदल सकती है, जिससे ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन में सुधार हो सकता है। इसमें सामग्री की एक श्रृंखला और उपलब्ध नैनोस्ट्रक्चर की एक श्रृंखला के परीक्षण के लिए बड़ी संख्या में अध्ययन सम्मिलित होंगे।

इन शुद्ध सामग्रियों के अलावा, संपर्क सामग्री कंपोजिट्स से बनाई जा सकती है, जैसे बहुलक मैट्रिक्स में नैनोकणों को एम्बेड करना। यह न केवल सतह विद्युतीकरण को बदलता है, बल्कि सामग्रियों की पारगम्यता को भी बदलता है ताकि वे इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण के लिए प्रभावी हो सकें। इसलिए, सामग्री के दृष्टिकोण से TENG के प्रदर्शन को बढ़ाने के कई तरीके हैं। यह रसायनज्ञों और सामग्री वैज्ञानिकों को बुनियादी विज्ञान और व्यावहारिक अनुप्रयोग दोनों में व्यापक अध्ययन करने का एक उत्कृष्ट अवसर देता है। इसके विपरीत, सौर सेल और थर्मल इलेक्ट्रिक के लिए सामग्री प्रणालियां, उदाहरण के लिए, सीमित हैं, और उच्च प्रदर्शन उपकरणों के लिए बहुत अधिक विकल्प नहीं हैं।

योग्यता के मानक और आंकड़े

योग्यता का एक प्रदर्शन आंकड़ा (FOMP) घर्षण-विद्युत नैनोजेनरेटर्स के प्रदर्शन का मात्रात्मक मूल्यांकन करने के लिए विकसित किया गया है, जिसमें एक स्ट्रक्चरल फिगर-ऑफ-मेरिट (एफओएम) सम्मिलित है।S) TENG की संरचना से संबंधित है और एक भौतिक आकृति-योग्यता (FOMM) जो सतह आवेश घनत्व का वर्ग है।[56] ब्रेकडाउन प्रभाव को ध्यान में रखते हुए, एक संशोधित आंकड़ा-योग्यता भी प्रस्तावित है।[57] FOM के आधार पर, विभिन्न TENGs के आउटपुट की तुलना और मूल्यांकन किया जा सकता है।

TENG के ऊर्जा उत्पादन के लिए चक्र निरंतर आवधिक यांत्रिक गति के लिए (विस्थापन x=0 से x=xmax), TENG से विद्युत उत्पादन संकेत भी समय-समय पर समय-निर्भर होता है। ऐसे मामले में, औसत आउटपुट पावर P, जो लोड प्रतिरोध से संबंधित है, का उपयोग TENG की खूबियों 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:

यह इंगित करता है कि प्रति चक्र E आउटपुट ऊर्जा की गणना V-Q वक्र में बंद लूप के घेरे हुए क्षेत्र के रूप में की जा सकती है, और सभी VQ चक्रों को ऊर्जा उत्पादन (CEO) के चक्र के रूप में नामित किया गया है।

TENG के अधिकतम ऊर्जा उत्पादन के लिए चक्र। लोड और शॉर्ट परिपथ स्थितियों के बीच आवधिक परिवर्तन से, अधिकतम ऊर्जा उत्पादन के चक्र प्राप्त किए जा सकते हैं। जब भार अनंत के बराबर होता है, तो V-Q एक समलम्बाकार आकार बन जाता है, जिसके कोने अधिकतम लघु परिपथ ट्रांसफर चार्ज Q द्वारा निर्धारित किए जाते हैंSC,max, और अधिकतम आउटपुट ऊर्जा की गणना इस प्रकार की जा सकती है:

File:Cycles for maximized energy output (CMEO) of TENG.jpg
TENG के अधिकतम ऊर्जा उत्पादन (CMEO) के लिए चक्र

;टेंग के आंकड़े-योग्यता (एफओएम)।

अनंत भार प्रतिरोध के साथ CMEO में संचालित TENG के लिए, अवधि T में समय के दो भाग सम्मिलित हैं। एक भाग TENG में सापेक्ष गति से है, और दूसरा भाग लघु परिपथ स्थिति में निर्वहन प्रक्रिया से है। ब्रेकडाउन प्रभाव घर्षण-विद्युत नैनोजेनरेटर्स में व्यापक रूप से विद्यमान है, जो प्रभावी अधिकतम ऊर्जा उत्पादन, ई को गंभीरता से प्रभावित करेगाem.[58] इसलिए, ब्रेकडाउन प्रभाव पर विचार करते हुए सीएमईओ में औसत आउटपुट पावर पी को संतुष्ट होना चाहिए:

जहाँ v TENG में सापेक्ष गति का औसत वेग मान है, जो इनपुट यांत्रिक गतियों पर निर्भर करता है। इस समीकरण में, एकमात्र ऐसा शब्द है जो स्वयं TENG की विशेषताओं पर निर्भर करता है। TENG की ऊर्जा-रूपांतरण दक्षता को व्यक्त किया जा सकता है (CMEO पर R=∞ ब्रेकडाउन प्रभावों पर विचार करते हुए):
यहाँ F, TENG के संचालन के समय औसत विघटनकारी बल के लिए है।[59] यह बल घर्षण बल, वायु प्रतिरोध बल या अन्य हो सकता है। TENG के संचालन के समय औसत विघटनकारी बल के लिए खड़ा है। यह बल घर्षण बल, वायु प्रतिरोध बल या अन्य हो सकता है। इसलिए, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि शब्द TENG की विशेषताओं से औसत शक्ति और ऊर्जा-रूपांतरण दक्षता दोनों को निर्धारित करता है। इem क्यू सम्मिलित हैSC,max यह त्रिकोणीय विद्युतीकरण क्षेत्र A के समानुपाती है। इसलिए, आउटपुट ऊर्जा पर TENG आकार के प्रभाव को बाहर करने के लिए, क्षेत्र A को इस शब्द के भाजक में रखा जाना चाहिए और फिर शब्द TENG की खूबियों को निर्धारित करता है। क्यूSC,max, मेंOC,max और वी max' सभी पृष्ठ आवेश घनत्व σ के समानुपाती होते हैं। इसलिए, ईem पृष्ठीय आवेश घनत्व σ के वर्ग के समानुपाती होता है। फिर, एक आयाम रहित संरचनात्मक FOM (FOMS) TENG को परिभाषित किया जा सकता है, क्योंकि कारक केवल संरचनात्मक मापदंडों और x पर निर्भर करता हैmax:
यहाँ एह0 निर्वात की पारगम्यता है। यह संरचनात्मक FOM संरचनात्मक डिजाइन से TENG की योग्यता का प्रतिनिधित्व करता है। और फिर प्रदर्शन FOM (FOMP) TENG को इस प्रकार परिभाषित किया जा सकता है:

Here,

File:Breakdown measurement circuit.jpg
ब्रेकडाउन माप परिपथ

जो भौतिक गुणों से संबंधित एकमात्र घटक है। एफओएमP TENGs की किस्मों का मूल्यांकन करने के लिए सार्वभौमिक मानक के रूप में माना जा सकता है, क्योंकि यह TENG के मोड और आकार की परवाह किए बिना सबसे बड़ी संभव औसत उत्पादन शक्ति के सीधे आनुपातिक है और उच्चतम प्राप्त करने योग्य ऊर्जा-रूपांतरण दक्षता से संबंधित है।

आउटपुट क्षमता आकलन के लिए मानकीकृत विधि

File:Breakdown measurement process.jpg
ब्रेकडाउन माप प्रक्रिया

ब्रेकडाउन प्रभाव पर विचार करने के साथ,नैनो-जनित्र की आउटपुट क्षमता मूल्यांकन के लिए एक मानकीकृत विधि प्रस्तावित है, जो ब्रेकडाउन सीमा और ई को प्रयोगात्मक रूप से माप सकती है।emनैनो-जनित्र की।[57]

सैद्धांतिक मॉडल पर पूर्व के अध्ययनों से पता चलता है कि टीईएनजी को एक विद्युत दाब स्रोत के रूप में माना जा सकता है जो श्रृंखला में एक संधारित्र के साथ संयोजन करता है, जिसमें से कैपेसिटेंस ऑपरेशन के समय भिन्न होता है।[60] कैपेसिटिव संपत्ति के आधार पर, ब्रेकडाउन की स्थिति को मापने के लिए अलग-अलग विस्थापन x पर लक्ष्य TENG (TENG1) को चार्ज करके मूल्यांकन पद्धति विकसित की जाती है। ब्रेकडाउन की स्थिति तक पहुंचने के लिए लक्ष्य TENG को ट्रिगर करने के लिए एक और TENG (TENG2) को हाई-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, क्यू द्वारा प्रतिबिंबित सतह चार्ज घनत्व को समान रखना महत्वपूर्ण हैSC,max, विभिन्न एक्स पर माप की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए। इस प्रकार चरण 1 में, S1 को चालू किया गया और Q को मापने के लिए S2 को बंद कर दिया गयाSC,max; अगर क्यूSC,max अपेक्षित मूल्य से कम है, तो उससे संपर्क करने के लिए अतिरिक्त ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन प्रक्रिया आयोजित की जाती है। और फिर चरण 2 में, x को एक निश्चित मान और लघु परिपथ चार्ज ट्रांसफर Q में सेट किया गया थाSC(x) एक निश्चित x पर कूलोमीटर Q1 द्वारा मापा गया था। चरण 3 में, S1 को बंद कर दिया गया था, S2 को चालू कर दिया गया था, और फिर TENG2 को TENG1 के लिए उच्च-विद्युत दाब आउटपुट की आपूर्ति करने के लिए ट्रिगर किया गया था। TENG1 में प्रवाहित होने वाले चार्ज और TENG1 के पार विद्युत दाब को एक ही समय में मापा गया था, जिसमें चार्ज को कूलोमीटर Q2 द्वारा मापा गया था, और विद्युत दाब प्रतिरोध R को इसके माध्यम से बहने वाले प्रवाह के साथ गुणा करके प्राप्त किया गया था जैसा कि वर्तमान मीटर I द्वारा मापा गया था, जैसा कि मेथड्स में विस्तृत है। इसमें (Q, V) प्राप्त टर्निंग पॉइंट्स को ब्रेकडाउन पॉइंट्स माना गया। और फिर, यदि x<xmax, प्रक्रिया को चरण 1 से शुरू करते हुए x में वृद्धि के साथ x तक दोहराया गया थाmax प्रयोगात्मक माप भाग को समाप्त करने के लिए प्राप्त किया गया था। डेटा विश्लेषण भाग के लिए, पहले, सी (एक्स) की गणना मापा (क्यू, वी) में रैखिक भाग के ढलान से की गई थी, इसे गैर-ब्रेकडाउन भाग के रूप में माना जाता है। और फिर, पहला मोड़ (Qb(एक्स), वीb (x)) रैखिक रूप से फिटिंग C(x) द्वारा वेरिएंट R2 मान पर निर्धारित किया गया था, जिसे थ्रेशोल्ड ब्रेकडाउन पॉइंट माना जाता था। अंत में, किसी भी x∈[0, x के लिएmax], सभी (क्यूb(एक्स), वीb (x)) में स्थानांतरित किया जा सकता है (QSC(एक्स) - क्यूb(एक्स), वीb (x)) ई की गणना करने के लिए वी-क्यू चक्र में प्लॉट किए गए ब्रेकडाउन पॉइंट के रूप मेंem टेंग का।

फ़ाइल: DC-TENG.tif इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन पर आधारित डायरेक्ट धारा घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र

डायरेक्ट धारा घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र (DC-TENG) एक नए प्रकार का घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र है जो यांत्रिक ऊर्जा की कटाई कर सकता है और इसे घर्षण-विद्युत प्रभाव और इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन प्रभाव के संयोजन के माध्यम से विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता है।[61][62] मानक एसी आउटपुट सिग्नल वाले उपर्युक्त पारंपरिक घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र से अलग, जिसमें सिग्नल घर्षण-विद्युत प्रभाव और इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण प्रभाव के संयोजन से उत्पन्न होता है, डीसी-टीईएनजी बाहरी परिपथ में एक यूनिडायरेक्शनल वर्तमान प्रवाह उत्पन्न करता है और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को चला सकता है और सीधे ऊर्जा भंडारण उपकरणों को चार्ज करें। जब डायरेक्ट धारा घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र को रोटरी स्ट्रक्चर के रूप में बनाया जाता है, तो यह निरंतर निरंतर धारा उत्पन्न करेगा, जिसका उपयोग बाहरी भार प्रतिरोध की विस्तृत श्रृंखला में निरंतर चालू बिजली 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 इंस्टीट्यूट ऑफ नैनोएनर्जी एंड नैनोसिस्टम्स 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 पावर स्रोत या सेल्फ-पॉवर सेंसिंग प्रणाली में किया जा सकता है।

तंत्र

डायरेक्ट धारा घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र का कार्य तंत्र संपर्क विद्युतीकरण और इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन प्रभावों के बीच युग्मन है। इसकी पारंपरिक संरचना काफी सरल है, जो घर्षण परत के साथ संपर्क विद्युतीकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले घर्षण इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन द्वारा गठित चार्ज एकत्र करने वाले चार्ज एकत्र करने वाले इलेक्ट्रोड का गठन होता है। स्लाइडिंग प्रक्रिया के समय, घर्षण इलेक्ट्रोड घर्षण परत के साथ संपर्क करता है, जिसके परिणामस्वरूप घर्षण इलेक्ट्रोड पर धनात्मक चार्ज और संपर्क विद्युतीकरण के कारण घर्षण परत पर ऋणात्मक चार्ज होता है। घर्षण परत पर आवेशों के अस्तित्व के कारण, डिवाइस के आगे खिसकने के साथ, आवेश एकत्र करने वाले इलेक्ट्रोड और घर्षण परत के बीच का अंतराल एक मजबूत विद्युत क्षेत्र का निर्माण करेगा, जिससे अंतराल में हवा का टूटना होगा और प्रत्यक्ष धारा उत्पन्न होगी। बाहरी परिपथ अगर विद्युत क्षेत्र काफी मजबूत है। जब डायरेक्ट धारा घर्षण-विद्युत नैनो-जनित्र डिवाइस घर्षण परत फिल्म के अंत तक स्लाइड करता है, तो हवा के टूटने की प्रक्रिया बंद हो जाएगी।

ताप-विद्युत नैनो-जनित्र

ताप-विद्युत नैनो-जनित्र एक ऊर्जा संचयन उपकरण है जो नैनो-संरचित ताप-विद्युत सामग्री का उपयोग करके बाहरी तापीय ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। सामान्य रूप से, थर्मोइलेक्ट्रिक ऊर्जा का संचयन मुख्य रूप से सीबेक प्रभाव पर निर्भर करता है जो आवेश वाहकों के प्रसार को चलाने के लिए उपकरण के दो सिरों के बीच तापमान अंतर का उपयोग करता है।[63] हालांकि, एक ऐसे वातावरण में जहां तापमान एक ढाल के बिना स्थानिक रूप से समान है, जैसे कि बाहर में, सीबेक प्रभाव का उपयोग समय-निर्भर तापमान में उतार-चढ़ाव से थर्मल ऊर्जा की कटाई के लिए नहीं किया जा सकता है। इस मामले में, ताप-विद्युत प्रभाव का विकल्प होना चाहिए, जो तापमान में उतार-चढ़ाव के परिणामस्वरूप कुछ अनिसोट्रोपिक ठोस पदार्थों में सहज ध्रुवीकरण के बारे में है।[64] 2012 में जॉर्जिया इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में प्रोफेसर झोंग लिन वांग द्वारा पहला ताप-विद्युत नैनो-जनित्र प्रस्तुत किया गया था।[65] अपशिष्ट ऊष्मा ऊर्जा का संचयन करके, इस नए प्रकार केनैनो-जनित्र में वायरलेस सेंसर, तापमान इमेजिंग, चिकित्सा निदान और व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे संभावित अनुप्रयोग हैं।

तंत्र

File:1The mechanism of the pyroelectric nanogenerator based on a composite structure of pyroelectric nanowries..jpg
ताप-विद्युत नैनो-जनित्र का तंत्र ताप-विद्युत नैनोवरीज की समग्र संरचना पर आधारित है। (ए-सी) कमरे के तापमान (ए), गर्म (बी) और कूल्ड (सी) स्थितियों के तहत ऋणात्मक इलेक्ट्रिक डिपोल के साथ ताप-विद्युत नैनो-जनित्र के योजनाबद्ध आरेख। आरेखों में चिह्नित कोण उस डिग्री का प्रतिनिधित्व करते हैं जिस पर द्विध्रुव सांख्यिकीय तापीय उतार-चढ़ाव द्वारा संचालित होता है।

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

पहले मामले के कार्य सिद्धांत को प्राथमिक ताप-विद्युत प्रभाव द्वारा समझाया गया है, जो तनाव मुक्त मामले में उत्पन्न चार्ज का वर्णन करता है। प्राथमिक ताप-विद्युत प्रभाव पीजेडटी, बीटीओ और कुछ अन्य फेरोइलेक्ट्रिक सामग्रियों में ताप-विद्युत प्रतिक्रिया पर हावी है।[66] तंत्र अपने संतुलन अक्ष के चारों ओर विद्युत द्विध्रुव के ऊष्मीय रूप से प्रेरित यादृच्छिक डगमगाने पर आधारित है, जिसका परिमाण बढ़ते तापमान के साथ बढ़ता है।[67] कमरे के तापमान के तहत थर्मल उतार-चढ़ाव के कारण, इलेक्ट्रिक डिप्लोल्स अपने संबंधित संरेखण अक्षों से एक डिग्री के भीतर यादृच्छिक रूप से दोलन करेंगे। एक निश्चित तापमान के तहत, सहज 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 तकनैनो-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 फैलते हैं। दोलन कोणों के प्रसार के कारण कुल औसत सहज 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 बजाय ठंडा किया जाता है, तो सहज ध्रुवीकरण को बढ़ाया जाएगा क्योंकि कम तापीय गतिविधि के कारण विद्युत द्विध्रुव प्रसार कोणों की एक छोटी डिग्री के भीतर 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 मामले के लिए, प्राप्त ताप-विद्युत प्रतिक्रिया को द्वितीयक ताप-विद्युत प्रभाव द्वारा समझाया गया है, जो थर्मल विस्तार से प्रेरित तनाव द्वारा उत्पन्न चार्ज का वर्णन करता है। ZnO, CdS, और कुछ अन्य wurzite- प्रकार की सामग्रियों में द्वितीयक ताप-विद्युत प्रभाव ताप-विद्युत प्रतिक्रिया पर हावी है। थर्मल विरूपण सामग्री में एक दाब-विद्युत संभावित अंतर पैदा कर सकता है, जो इलेक्ट्रॉनों को बाहरी परिपथ में प्रवाहित कर सकता है।नैनो-जनित्र का आउटपुट दाब-विद्युत गुणांक और सामग्रियों के थर्मल विरूपण से जुड़ा हुआ है। ताप-विद्युत नैनो-जनित्र का आउटपुट धारा I = pA(dT/dt) के समीकरण द्वारा निर्धारित किया जा सकता है, जहां p ताप-विद्युत गुणांक है, A NG का प्रभावी क्षेत्र है, dT/dt तापमान में परिवर्तन की दर है .

अनुप्रयोग

ताप-विद्युत नैनो-जनित्र अपेक्षित है[by whom?] विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए प्रयुक्त किया जाना जहां समय-निर्भर तापमान में उतार-चढ़ाव मौजूद है। ताप-विद्युत नैनो-जनित्र के व्यवहार्य अनुप्रयोगों में से एक सक्रिय सेंसर के रूप में उपयोग किया जाता है, जो बैटरी के बिना काम कर सकता है। तापमान में परिवर्तन का पता लगाने के लिए स्व-संचालित तापमान संवेदक के रूप में पायरोइलेक्ट्रिकनैनो-जनित्र का उपयोग करके 2012 में प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह द्वारा एक उदाहरण प्रस्तुत किया गया है, जहां सेंसर का प्रतिक्रिया समय और रीसेट समय क्रमशः 0.9 और 3 एस है। .[68] सामान्य तौर पर, ताप-विद्युत नैनो-जनित्र एक उच्च आउटपुट विद्युत दाब देता है, लेकिन आउटपुट धारा छोटा होता है। यह न केवल एक संभावित शक्ति स्रोत के रूप में उपयोग किया जा सकता है, बल्कि तापमान भिन्नता को मापने के लिए एक सक्रिय सेंसर के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है।

यह भी देखें

संदर्भ

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