浙大学者将大棚布研制成发电机,农业生产有了绿色能源

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环境温湿度、光照强度、水分、盐碱度、作物生理目标……这些参数联系农作物成长,现代农业经过农业信息智能感知技能便可轻松“一扫而光”。

但是实时监测这些目标需求电力驱动,电力无疑是才智农业蓬勃发展的“源头活水”。田间地头常常难以铺设管线,而电池有限续航才能和污染危险又比较突出。因而发展农业信息“无源感知”是未来才智农业一大趋势。

为更好地处理这一难题,浙江大学生物系统工程与食物科学学院IBE团队平建峰研讨员课题组,提出了一种简洁有用的方法,从农业环境中发掘天然动力并将其高效转化为电能。初次将冲突纳米发电机技能使用于农用纺织品中,并用于降雨时雨水能的搜集,经过能量转化获取电能。

这项研讨,近来宣布在世界闻名期刊《纳米动力》(Nano Energy)上,论文榜首作者为浙江大学生物系统工程与食物科学学院2020级博士研讨生姜成美,通讯作者为平建峰研讨员。

图1.功用化纱线的制备流程及其在农业中的使用场景

把冲突纳米发电机装进农用纺织品的纱线里

南边区域常常暴雨成灾,形成农业生产的巨大损失。农用纺织品在大棚设备中最为常见,它能够遮阴挡雨,维护农作物。

怎么从农业环境中发掘动力?

浙大科研人员将这两者奇妙结合,经过纱线外表功用化,将冲突纳米发电机依附在纱线上,织成智能化农用纺织品,使用雨水冲刷时的电子搬运与活动发作电流,源源不断地为才智农业供能。装载冲突纳米发电机的纱线能够说是才智农业的“无源活水”。

这个研讨创意来自一场出人意料的大雨:仲夏时节,一场出人意料的滂沱大雨透过来不及封闭的窗户糟蹋了窗台边的绿植。这引起了研讨人员的考虑:“农作物所在的环境只会更恶劣,那么咱们就想方法使用它的恶劣。”大棚不只能够作为作物、动物的“维护伞”,还能够作为雨滴能的搜集器。

试验数据显现,在9.5牛顿的接连力效果下,3厘米长的纱线就能发作7.7伏的电压。

平建峰介绍,未来经过衔接储能设备,这些被改造的农用纺织品,不只能够为种植业和畜牧业供给维护以进步农畜产品质量与产值,还能够为物联网感知器材源源不断地运送电能,然后展开农业信息的无源监测和实时供给天气状况。

图2. 功用化纱线在农用纺织品上的使用

绿色动力在才智农业中具有宽广使用

为什么雨滴的能量能够转化成电能呢?

这是由于对农用纺织品的纱线进行了特别改造。科研人员在其外表覆盖了两层特别资料——导电的碳化钛纳米资料和不导电的聚二甲基硅氧烷(一种高分子聚合物)。

图3.功用化纱线搜集雨滴能的原理

该聚合物能够防水并与环境中的雨水发作电子搬运。而碳化钛感应电极,不只具有高导电功用,还因其高电负性能够助力外表聚合物争夺电子。因而在完成农用纺织品原有的农用维护资料、保温、遮阳、水土保持、排水灌溉、种子培养基材的功用基础上,还能从农业环境中源源不断地获取动力,为才智农业供给驱动力,完成农业信息“无源实时感知”。

平建峰说,这两种资料具有杰出的生物相容性,并且整个制备进程易于规模化和工业化。

这项研讨受到了国家优秀青年科学基金(No. 31922063)的赞助。

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