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从农业环境中挖掘自然能源并将其高效转化为电能的研究成果
环境温湿度、光照强度、水分、盐碱度、作物生理指标……这些参数关系农作物生长,现代农业通过农业信息智能感知技术便可轻松“一网打尽”。 然而实时监测这些指标需要电力驱动,电力无疑是智慧农业蓬勃发展的“源头活水”。田间地头常常难以铺设管线,而电池有限续航能力和污染风险又比较突出。因此发展农业信息“无源感知”是未来智慧农业一大趋势。 为更好地解决这一难题,浙江大学生物系统工程与食品科学学院IBE团队平建峰研究员课题组,提出了一种简便有效的方法,从农业环境中挖掘自然能源并将其高效转化为电能。首次将摩擦纳米发电机技术应用于农用纺织品中,并用于降雨时雨水能的收集,通过能量转化获取电能。 这项研究,近日发表在国际知名期刊《纳米能源》( Nano Energy )上,论文第一作者为浙江大学生物系统工程与食品科学学院2020级博士研究生姜成美 ,通讯作者为平建峰研究员。 功能化纱线的制备流程及其在农业中的应用场景把摩擦纳米发电机装进农用纺织品的纱线里 南方地区经常暴雨成灾,造成农业生产的巨大损失。农用纺织品在大棚设施中最为常见,它能够遮阴挡雨,保护农作物。 如何从农业环境中挖掘能源? 浙大科研人员将这两者巧妙结合,通过纱线表面功能化,将摩擦纳米发电机依附在纱线上,织成智能化农用纺织品,利用雨水冲刷时的电子转移与流动产生电流,源源不断地为智慧农业供能。装载摩擦纳米发电机的纱线可以说是智慧农业的“无源活水”。 这个研究灵感来自一场突如其来的大雨:仲夏时节,一场突如其来的倾盆大雨透过来不及关闭的窗户摧残了窗台边的绿植。这引起了研究人员的思考:“农作物所处的环境只会更恶劣,那么我们就想办法利用它的恶劣。”大棚不仅可以作为作物、动物的“保护伞”,还可以作为雨滴能的收集器。 实验数据显示,在9.5牛顿的连续力作用下,3厘米长的纱线就能产生7.7伏的电压。 平建峰介绍,未来通过连接储能设备,这些被改造的农用纺织品,不仅可以为种植业和畜牧业提供保护以提高农畜产品质量与产量,还可以为物联网感知器件源源不断地输送电能,从而开展农业信息的无源监测和实时提供天气状况。 功能化纱线在农用纺织品上的应用绿色能源在智慧农业中具有广阔应用 为什么雨滴的能量可以转化成电能呢? 这是因为对农用纺织品的纱线进行了特殊改造。科研人员在其表面覆盖了两层特殊材料——导电的碳化钛纳米材料和不导电的聚二甲基硅氧烷(一种高分子聚合物)。 功能化纱线收集雨滴能的原理 该聚合物能够防水并与环境中的雨水发生电子转移。而碳化钛感应电极,不仅具有高导电性能,还因其高电负性可以助力表面聚合物抢夺电子。因此在实现农用纺织品原有的农用保护材料、保温、遮阳、水土保持、排水灌溉、种子培育基材的功能基础上,还能从农业环境中源源不断地获取能源,为智慧农业提供驱动力,实现农业信息“无源实时感知”。 平建峰说,这两种材料具有良好的生物相容性,而且整个制备过程易于规模化和工业化。
浙江大学 2021-04-11
电子科技大学基础院李严波教授团队与海外合作者在光电催化水氧化研究方面取得进展
针对载流子表界面复合的问题,研究团队通过在氮化钽薄膜上下界面分别修饰p型的Mg:GaN层和n型的In:GaN层,一方面钝化氮化钽薄膜的界面缺陷,另一方面通过构建异质结提升界面载流子分离能力,实现了最高为3.46%的ABPE,这是目前基于氮化钽光阳极的最高效率值(图)。将体相和界面载流子管理策略相结合,有望进一步提升氮化钽光阳极的效率。
电子科技大学 2022-06-15
北京科技大学淬火膨胀仪公开招标公告
北京科技大学淬火膨胀仪 招标项目的潜在投标人应在北京市丰台区广安路9号院国投财富广场3号楼15A13室获取招标文件,并于2022年06月30日 09点30分(北京时间)前递交投标文件。
北京科技大学 2022-06-09
北京交通大学 | 创新创业教育改革成果
学校坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,落实立德树人根本任务,全面推动创新创业教育改革,秉承“教育启发思维、实践强化能力、大创训练素质、竞赛激发热情、创业成就梦想”的育人理念,致力于培养具备健全人格和社会责任感,基础扎实,实践能力强,具有创新创业意识和国际视野的高素质创新创业人才。
北京交通大学 2022-08-10
内地与港澳大学校长圆桌会在香港举行
积极支持内地与港澳大学联合成立生命科学开放联盟,创办世界一流科技期刊,发起和参与国际大科学计划。
微言教育 2025-08-13
专家报告荟萃㉞ | 四川师范大学原校长汪明义:基于人类命运共同体视野的大学新文科 通识教育研究
大家知道我们作为知识分子,古代的知识分子要“为天地立心,为生民立命,为往圣继绝学,为万世开太平”。当今的知识分子,习近平总书记要求我们“以时代之潮头,通古今之变化,发思想之先声”,新文科正好在这样一个领域跨行新时代知识分子,尤其是社会科学界的知识分子的使命,所以我今天的报告主题是:基于人类命运共同体视野的大学新文科通识教育研究。
中国高等教育博览会 2025-02-26
云上高博会寄语—中国农业大学校长孙其信
中国农业大学校长孙其信寄语云上高博会,积极推进中国高等教育博览会“线上+线下”融合发展。
云上高博会 2020-09-24
内蒙古农业大学参加第61届中国高等教育博览会
4月17日,由中国高等教育学会主办的第61届中国高等教育博览会在福州海峡国际会展中心落幕。校党委委员、副校长左合君带领相关部门负责人参加了本届博览会。
内蒙古农业大学 2024-04-18
南京大学化院燕红课题组在硼氢化反应快速构建聚集诱导发光分子库方面的研究工作取得新进展
聚集诱导发光(Aggregation-induced-emission, AIE)现象指的是分子在聚集态下光致发光远高于分散态下的光致发光现象,已经被广泛应用于各类发光材料的构筑中。
南京大学 2022-06-14
专家报告荟萃㉙ | 中国地质大学(北京)副校长赵志丹:地学拔尖创新人才培养体系实践与思考
学校以于地质学和地质资源与地质工程两个一流学科为基础,设立基地班、燕山书院、求真班、创新班等多个特色拔尖人才创新班,这些班级通过高考招生和校内选拔相结合的方式,选拔出一批有潜力、有才华的学生,进行专门的培养。
中国高等教育博览会 2025-02-18
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