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自供电警报器扑灭森林大火监控环境陈蓉

2022年08月24日

自供电警报器扑灭森林大火监控环境

烟熏熊说只有你可以防止野火，但是如果烟熏拥有高科技的备份怎么办？在一项新的研究中，密歇根州立大学的一个科学家团队设计并制造了一个远程森林火灾探测和报警系统，该系统仅由风中树木的移动来提供动力。

正如《高级功能材料》杂志中所详述的那样，称为MC-TENG的设备-多层圆柱形摩擦电纳米发电机的缩写-通过从悬挂它的树枝的零星运动中收集能量来产生电能。

主作者曹长勇说：“据我们所知，这是这种新型MC-TENG作为森林火灾探测系统的首次展示”曹长勇说，他是密西根州立大学包装学院软机和电子学实验室的负责人。包装学院以及机械工程，电气和计算机工程系的助理教授。

他说：“自供电的传感系统可以连续监视火灾和环境状况，而无需在部署后进行维护。”

对于曹及其团队而言，近年来遍及美国西部，巴西和澳大利亚的悲惨森林大火是推动这项新技术发展的动力。曹认为，对森林大火的早期快速反应将使扑灭森林大火的任务更加容易，从而大大减少财产和生命的损失和损失。

传统的森林火灾探测方法包括卫星监视，地面巡逻，watch望塔等，这些方法具有较高的人工和财务成本，而效率低下。

当前的远程传感器技术变得越来越普遍，但主要依靠电池技术来供电。

“尽管太阳能电池已被广泛用于便携式电子设备或自供电系统，但由于阴影或茂密的树叶覆盖，将它们安装在森林中仍然是一个挑战，”曹实验室的合著者和博士后研究员姚耀坤说。。

TENG技术通过摩擦电效应将外部机械能转换为电，这种现象是某些材料与先前接触的第二种材料分离后会带电。

TENG设备的最简单版本包括两个相互配合的独特材料的圆柱形套筒。芯轴套从上方锚固，而底部轴套可以自由上下滑动并左右移动，仅受弹性连接带或弹簧约束。当两个套筒不同步移动时，断续的接触损耗会产生电流。MC-TENG配备了几个分层的摩擦电层，从而增加了电输出。

MC-TENG将其偶尔产生的电流存储在基于碳纳米管的微型超级电容器中。研究人员选择该技术是因为它具有快速的充电和放电时间，从而使该设备仅在短而持续的阵风下即可充分充电。

曹说：“在非常低的振动频率下，MC-TENG可以在不到三分钟的时间内有效地发电，为连接的超级电容器充电。”

研究人员为初始原型配备了一氧化碳和温度传感器。添加温度传感器的目的是减少错误的正二氧化碳读数的可能性。