Nanogenerator
નેનો જનરેટર એ એક નાનું ઉપકરણ છે જે યાંત્રિક અથવા ઉષ્મીય ઊર્જાને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરે છે. તે એક ઊર્જા લણણી ઉપકરણ છે જ્યાં બાહ્ય સ્રોતોમાંથી ઊર્જા (દા. ત., સૌર ઊર્જા, ઉષ્મીય ઊર્જા, પવન ઊર્જા, ખારાશ ઢાળ અને ગતિ ઊર્જા), જેને આજુબાજુની ઊર્જા તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તેને નાના, વાયરલેસ સ્વાયત્ત ઉપકરણો દ્વારા ઉપયોગમાં લેવા માટે વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે જેમ કે પહેરવાલાયક ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, સ્થિતિ દેખરેખ અને વાયરલેસ સેન્સર નેટવર્કમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે. ઊર્જા કાપણી કરનારાઓ સામાન્ય રીતે ઓછી ઊર્જાના ઇલેક્ટ્રોનિક્સ માટે ખૂબ જ ઓછી માત્રામાં શક્તિ પ્રદાન કરે છે. જ્યારે કેટલાક મોટા પાયે ઊર્જા ઉત્પાદન માટે ઇનપુટ ઇંધણ સંસાધનો (તેલ, કોલસો, વગેરે) નો ખર્ચ કરે છે. ), ઊર્જા કાપણી કરનારાઓ માટેનો ઊર્જા સ્રોત આજુબાજુની પૃષ્ઠભૂમિ તરીકે હાજર છે. ઉદાહરણ તરીકે, તાપમાનના ઘટકો દહન એન્જિનના સંચાલનથી અસ્તિત્વ ધરાવે છે, અને શહેરી વિસ્તારોમાં, રેડિયો અને ટેલિવિઝન પ્રસારણને કારણે પર્યાવરણમાં મોટી માત્રામાં વિદ્યુતચુંબકીય ઊર્જા હોય છે, અને ચાલવા દરમિયાનના સ્પંદનોમાંથી ઊર્જા મેળવી શકાય છે. નેનોજનરેટરના ત્રણ વર્ગો છેઃ પીઝોઇલેક્ટ્રિક, ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક, જે બંને યાંત્રિક ઊર્જાને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરે છે, અને પાયરોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર, જે ઉષ્મા ઊર્જાને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરે છે. પીઝોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર એ ઊર્જા-લણણીનું ઉપકરણ છે જે નેનો-સ્ટ્રક્ચર્ડ પીઝોઇલેક્ટ્રિક મટિરિયલ દ્વારા ક્રિયા દ્વારા બાહ્ય ગતિ ઊર્જાને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરવામાં સક્ષમ છે. તેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે નેનો-સ્કેલ્ડ પીઝોઇલેક્ટ્રિક સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને ગતિ ઊર્જા લણણી ઉપકરણોને સૂચવવા માટે થાય છે, જેમ કે પાતળા-ફિલ્મ બલ્ક એકોસ્ટિક રેઝોનેટરમાં. પદ્ધતિ નેનોજનરેટરના કાર્યકારી સિદ્ધાંતને બે અલગ અલગ કિસ્સાઓમાં સમજાવવામાં આવશેઃ નેનોવાયરની ધરીને લંબરૂપ અને સમાંતર બળ. પ્રથમ કેસ માટેના કાર્યકારી સિદ્ધાંતને ઊભી રીતે ઉગાડવામાં આવેલા નેનોવાયર દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે જે બાજુની ફરતી ટોચને આધિન હોય છે. જ્યારે પીઝોઇલેક્ટ્રિક માળખું ફરતી ટોચની બાહ્ય શક્તિને આધિન હોય છે, ત્યારે સમગ્ર માળખામાં વિકૃતિ થાય છે. પીઝોઇલેક્ટ્રિક અસર નેનોસ્ટ્રક્ચરની અંદર વિદ્યુત ક્ષેત્ર બનાવશે; હકારાત્મક તાણ સાથેનો ખેંચાયેલો ભાગ હકારાત્મક વિદ્યુત ક્ષમતા દર્શાવશે, જ્યારે નકારાત્મક તાણ સાથેનો સંકુચિત ભાગ નકારાત્મક વિદ્યુત ક્ષમતા દર્શાવશે. આ તેમના સ્ફટિકીય માળખામાં આયનોના સંદર્ભમાં કેટાયનના સંબંધિત વિસ્થાપનને કારણે છે. પરિણામે, નેનોવાયરની ટોચ તેની સપાટી પર વિદ્યુત સંભવિત વિતરણ ધરાવશે, જ્યારે નેનોવાયરનો નીચેનો ભાગ તટસ્થ થઈ જશે કારણ કે તે જમીન પર છે. નેનોવાયરમાં પેદા થતા મહત્તમ વોલ્ટેજની ગણતરી નીચેના સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છેઃ જ્યાં κ0 એ શૂન્યાવકાશમાં પારગમ્યતા છે, κ એ પરાવૈદ્યુત અચળાંક છે, e33, e15 અને e31 એ પીઝોઇલેક્ટ્રિક ગુણાંક છે, ν એ પોઈસન ગુણોત્તર છે, a એ નેનોવાયરની ત્રિજ્યા છે, l એ નેનોવાયરની લંબાઈ છે અને νmax એ નેનોવાયરની ટોચનું મહત્તમ વિક્ષેપ છે. ટોચની સપાટી પરના ચાર્જને બહાર કાઢવામાં વિદ્યુત સંપર્ક મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ અને નેનોવાયરની ટોચ વચ્ચે સ્કોટકી સંપર્ક રચવો આવશ્યક છે કારણ કે ઓહમિક સંપર્ક ટોચ પર પેદા થતા વિદ્યુત ક્ષેત્રને તટસ્થ કરશે. અસરકારક સ્કોટકી સંપર્ક રચવા માટે, ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષણ (Ea) કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડની રચના કરતી ધાતુના કાર્ય કાર્ય (φ) કરતા નાનું હોવું જોઈએ. 4. 5 eVના ઇલેક્ટ્રોન આકર્ષણ સાથે ZnO નેનોવાયરના કિસ્સામાં, Pt (φ = 6.1 eV) એ સ્કોટકી સંપર્ક બનાવવા માટે યોગ્ય ધાતુ છે. સ્કોટકી સંપર્કનું નિર્માણ કરીને, જ્યારે કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ નકારાત્મક ક્ષમતાના પ્રદેશોના સંપર્કમાં હોય ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન ટોચની સપાટીથી કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડમાં પસાર થશે, જ્યારે તે હકારાત્મક ક્ષમતાના પ્રદેશોના સંપર્કમાં હોય ત્યારે કોઈ પ્રવાહ ઉત્પન્ન થશે નહીં, એન-પ્રકાર અર્ધવાહક નેનોસ્ટ્રક્ચરના કિસ્સામાં (પી-પ્રકાર અર્ધવાહક માળખું વિપરીત ઘટના દર્શાવશે કારણ કે આ કિસ્સામાં છિદ્ર ગતિશીલ છે). બીજા કેસ માટે, તેના તળિયે ઓહમિક સંપર્ક અને તેની ટોચ પર સ્કોટકી સંપર્ક વચ્ચે ઊભી રીતે ઉગાડવામાં આવેલા નેનોવાયર સાથેનું મોડેલ ગણવામાં આવે છે. જ્યારે નેનોવાયરની ટોચ પર બળ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે નેનોવાયરમાં એક-અક્ષીય સંકોચક બળ ઉત્પન્ન થાય છે. પીઝોઇલેક્ટ્રિક અસરને કારણે, નેનોવાયરની ટોચ પર નકારાત્મક પીઝોઇલેક્ટ્રિક ક્ષમતા હશે, જે ટોચ પર ફર્મી સ્તરમાં વધારો કરશે. ઇલેક્ટ્રોન પછી બાહ્ય સર્કિટ દ્વારા ટોચથી નીચે સુધી વહેશે, તેથી ટોચ પર હકારાત્મક વિદ્યુત ક્ષમતા ઉત્પન્ન થશે. સ્કોટકી સંપર્ક ઇલેક્ટ્રોનને ઇન્ટરફેસ દ્વારા પરિવહન કરતા અટકાવશે, તેથી ટોચ પર સંભવિતતા જાળવી રાખશે. જેમ જેમ બળ દૂર કરવામાં આવે છે, પીઝોઇલેક્ટ્રિક અસર ઓછી થાય છે, અને ટોચ પર હકારાત્મક સંભવિતતાને તટસ્થ કરવા માટે ઇલેક્ટ્રોન ટોચ પર પાછા વહેશે. બીજો કેસ વૈકલ્પિક વર્તમાન આઉટપુટ સિગ્નલ પેદા કરશે. ભૌમિતિક રૂપરેખાંકન પીઝોઇલેક્ટ્રિક નેનોસ્ટ્રક્ચરના રૂપરેખાંકનને આધારે, નેનોજનરેટરને 3 પ્રકારોમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છેઃ વી. આઈ. એન. જી., એલ. આઈ. એન. જી. અને એન. ઈ. જી. તેમ છતાં, એક રૂપરેખાંકન છે જે ઉપરોક્ત શ્રેણીઓમાં આવતું નથી, જેમ કે અન્ય પ્રકારોમાં જણાવવામાં આવ્યું છે. વર્ટિકલ નેનોવાયર ઇન્ટિગ્રેટેડ નેનોજનરેટર (વી. આઈ. એન. જી.) વી. આઈ. એન. જી. એ 3-પરિમાણીય રૂપરેખાંકન છે, જેમાં 3 સ્તરોનો સમૂહ છે, જે બેઝ ઇલેક્ટ્રોડ, ઊભી રીતે ઉગાડવામાં આવેલ પીઝોઇલેક્ટ્રિક નેનોસ્ટ્રક્ચર અને કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ છે. પીઝોઇલેક્ટ્રિક નેનોસ્ટ્રક્ચર સામાન્ય રીતે બેઝ ઇલેક્ટ્રોડ પર ઉગાડવામાં આવે છે, જે પછી તેની ટોચ સાથે સંપૂર્ણ અથવા આંશિક યાંત્રિક સંપર્કમાં કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ સાથે સંકલિત થાય છે. પ્રથમ વી. આઈ. એન. જી. 2007માં વળતા ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે એ. એફ. એમ. ટીપના એરે સાથે સામ્યતા ધરાવતી સામયિક સપાટીની ગ્રેટિંગ સાથે કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ સાથે હતું. કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ પીઝોઇલેક્ટ્રિક નેનોવાયરની ટીપ્સ સાથે સંપૂર્ણ સંપર્કમાં ન હોવાથી, બાહ્ય કંપનને કારણે તેની ઇન-પ્લેન અથવા આઉટ-ઓફ-પ્લેન ગતિ પીઝોઇલેક્ટ્રિક નેનોસ્ટ્રક્ચરની વિકૃતિને પ્રેરિત કરે છે, જે દરેક વ્યક્તિગત નેનોવાયરની અંદર વિદ્યુત સંભવિત વિતરણની ઉત્પત્તિ તરફ દોરી જાય છે. કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડને ધાતુ સાથે કોટેડ કરવામાં આવે છે, જે નેનોવાયરની ટોચ સાથે સ્કોટકી સંપર્ક બનાવે છે, જ્યાં પીઝોઇલેક્ટ્રિક નેનોવાયરનો માત્ર સંકુચિત ભાગ સંચિત ઇલેક્ટ્રોનને તેની ટોચ અને કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેના અવરોધમાંથી પસાર થવાની મંજૂરી આપે છે, એન-પ્રકાર નેનોવાયરના કિસ્સામાં. આ રૂપરેખાંકનની સ્વીચ-ઓન અને-ઓફ લાક્ષણિકતા બાહ્ય રેક્ટિફાયર માટે કોઈ પણ જરૂરિયાત વિના સીધો પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરવાની તેની ક્ષમતા દર્શાવે છે. આંશિક સંપર્ક સાથે વી. આઈ. એન. જી. માં, કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડની ભૂમિતિ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. ફ્લેટ કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ પીઝોઇલેક્ટ્રિક નેનોસ્ટ્રક્ચર્સની પૂરતી વિકૃતિને પ્રેરિત કરશે નહીં, ખાસ કરીને જ્યારે કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ ઇન-પ્લેન મોડમાં આગળ વધે છે. એ. એફ. એમ. ટીપ્સની શ્રેણી જેવી મૂળભૂત ભૂમિતિ પછી, કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડના સરળ વિકાસ માટે કેટલાક અન્ય અભિગમોનું પાલન કરવામાં આવ્યું છે. પ્રોફેસર ઝોંગ લિન વાંગના જૂથે ઝેડએનઓ નેનોવાયર એરેના સંશ્લેષણ માટે ઉપયોગમાં લેવાતી સમાન તકનીકનો ઉપયોગ કરીને ઝેડએનઓ નેનોરોડ્સથી બનેલા કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ્સ ઉત્પન્ન કર્યા છે. સુંગક્યુંકવાન યુનિવર્સિટી (SKKU) ખાતે પ્રોફેસર સાંગ-વૂ કિમના જૂથ અને દક્ષિણ કોરિયામાં સેમસંગ એડવાન્સ્ડ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનોલોજી (SAIT) ખાતે ડૉ. જે-યંગ ચોઇના જૂથે એનોડાઇઝ્ડ એલ્યુમિનિયમ અને ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ તકનીકને જોડીને બાઉલ આકારના પારદર્શક કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડની રજૂઆત કરી હતી. તેમણે ફ્લેક્સિબલ સબસ્ટ્રેટ પર નેટવર્ક સિંગલ-વોલ્ડ કાર્બન નેનોટ્યૂબ (એસડબલ્યુએનટી) નો ઉપયોગ કરીને અન્ય પ્રકારના કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ પણ વિકસાવ્યા છે, જે માત્ર ઊર્જા રૂપાંતરણ માટે જ નહીં પણ પારદર્શક પણ છે. વી. આઈ. એન. જી. નો બીજો પ્રકાર પણ સૂચવવામાં આવ્યો છે. જ્યારે તે ઉપરોક્ત સમાન ભૌમિતિક રૂપરેખાંકનને વહેંચે છે, ત્યારે આવા વી. આઈ. એન. જી. નેનોવાયર અને કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડની ટીપ્સ વચ્ચે સંપૂર્ણ યાંત્રિક સંપર્ક ધરાવે છે. લેટરલ નેનોવાયર ઇન્ટિગ્રેટેડ નેનોજનરેટર (LNG). એલ. આઇ. એન. જી. એ બે-પરિમાણીય રૂપરેખાંકન છે જેમાં ત્રણ ભાગોનો સમાવેશ થાય છેઃ બેઝ ઇલેક્ટ્રોડ, બાજુએ ઉગાડવામાં આવેલ પીઝોઇલેક્ટ્રિક નેનોસ્ટ્રક્ચર અને સ્કોટકી સંપર્ક માટે મેટલ ઇલેક્ટ્રોડ. મોટા ભાગના કિસ્સાઓમાં, સબસ્ટ્રેટ ફિલ્મની જાડાઈ પીઝોઇલેક્ટ્રિક નેનોસ્ટ્રક્ચરના વ્યાસ કરતાં ઘણી જાડી હોય છે, તેથી વ્યક્તિગત નેનોસ્ટ્રક્ચર શુદ્ધ તાણને આધિન હોય છે. એલ. આઇ. એન. જી. એ સિંગલ વાયર જનરેટર (એસ. ડબલ્યુ. જી.) નું વિસ્તરણ છે, જ્યાં ફ્લેક્સિબલ સબસ્ટ્રેટ પર બાજુએ ગોઠવાયેલ નેનોવાયર સંકલિત થાય છે. એલ. આઈ. એન. જી. એસી વિદ્યુત સંકેત ઉત્પન્ન કરે છે. આઉટપુટ વોલ્ટેજમાં વધારો થયો, જેના પરિણામે સિંગલ સબસ્ટ્રેટ પર શ્રેણીમાં જોડાયેલા LNG ની શ્રેણીમાં પરિણમે છે, જે આઉટપુટ વોલ્ટેજમાં રચનાત્મક ઉમેરો તરફ દોરી જાય છે. આવા રૂપરેખાંકન મોટા પાયે પાવરને સાફ કરવા માટે LNG ના વ્યવહારુ ઉપયોગ તરફ દોરી શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે, પવન અથવા સમુદ્રના મોજા. નેનોકોમ્પોઝિટ ઇલેક્ટ્રિકલ જનરેટર (એનઇજી). "એનઇજી" એ ત્રિ-પરિમાણીય રૂપરેખાંકન છે જેમાં ત્રણ મુખ્ય ભાગોનો સમાવેશ થાય છેઃ મેટલ પ્લેટ ઇલેક્ટ્રોડ્સ, ઊભી રીતે ઉગાડવામાં આવેલ પીઝોઇલેક્ટ્રિક નેનોસ્ટ્રક્ચર અને પોલિમર મેટ્રિક્સ, જે પીઝોઇલેક્ટ્રિક નેનોસ્ટ્રક્ચર વચ્ચે ભરે છે. મોમેની એટ અલ દ્વારા એનઇજીની રજૂઆત કરવામાં આવી હતી. એવું દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે એનઇજી મૂળ નેનોજનરેટર રૂપરેખાંકનની તુલનામાં વધુ કાર્યક્ષમતા ધરાવે છે, જેમાં ઝેડએનઓ નેનોવાયરને એએફએમ ટિપ દ્વારા વાળવામાં આવશે. એવું પણ દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે તે ઉચ્ચ ટકાઉપણું સાથે ઊર્જાનો સ્રોત પૂરો પાડે છે. અન્ય પ્રકાર. ફેબ્રિક જેવી ભૌમિતિક રચના સૂચવવામાં આવી છે જ્યાં પીઝોઇલેક્ટ્રિક નેનોવાયર બે માઇક્રોફાઇબર પર તેમની રેડિયલ દિશામાં ઊભી રીતે ઉગાડવામાં આવે છે, અને તેઓ નેનોજનરેટર બનાવવા માટે જોડાયેલા હોય છે. માઇક્રોફાઇબરમાંથી એકને સ્કોટકી સંપર્ક બનાવવા માટે ધાતુ સાથે કોટેડ કરવામાં આવે છે, જે વી. આઈ. એન. જી. માટે કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે કામ કરે છે. જેમ જેમ જંગમ માઇક્રોફાઇબર ખેંચાય છે, નેનોસ્ટ્રક્ચરની વિકૃતિ સ્થિર માઇક્રોફાઇબર પર થાય છે, પરિણામે વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન થાય છે. તેનો કાર્યકારી સિદ્ધાંત આંશિક યાંત્રિક સંપર્ક સાથે વી. આઈ. એન. જી. જેવો જ છે, આમ ડી. સી. વિદ્યુત સંકેત ઉત્પન્ન કરે છે. સામગ્રી નેનોજનરેટર માટે અભ્યાસ કરાયેલ વિવિધ પીઝોઇલેક્ટ્રિક સામગ્રીઓમાં, મોટાભાગના સંશોધનમાં વુર્ટ્ઝાઇટ માળખા ધરાવતી સામગ્રી પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવામાં આવ્યું છે, જેમ કે ZnO, CdS અને GaN. વ્યક્તિગત નેનોવાયરની પીઝોઇલેક્ટ્રિસિટી વધારવાનો પ્રયાસ પણ વુર્ટઝાઇટ માળખા પર આધારિત અન્ય પીઝોઇલેક્ટ્રિક સામગ્રીના વિકાસ તરફ દોરી ગયો. જ્યોર્જિયા ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેક્નોલોજીના પ્રોફેસર ઝોંગ લિન વાંગે પી-પ્રકાર ZnO નેનોવાયર રજૂ કર્યા. એન-પ્રકારના સેમિકન્ડક્ટિવ નેનોસ્ટ્રક્ચરથી વિપરીત, પી-પ્રકારમાં ગતિશીલ કણ એક છિદ્ર છે, આમ સ્કોટકી વર્તન એન-પ્રકારનાં કેસથી વિપરીત છે; વિદ્યુત સંકેત નેનોસ્ટ્રક્ચરના ભાગમાંથી પેદા થાય છે જ્યાં છિદ્રો એકઠા થાય છે. ઇથાસ પ્રાયોગિક રીતે સાબિત થયું છે કે પી-પ્રકાર ZnOnanowirese આઉટપુટ સિગ્નલ પેદા કરી શકે છે જે એન-પ્રકાર ZnOnanowirese કરતા લગભગ 10 ગણું વધારે છે. પેરોવ્સ્કાઇટ માળખા સાથેની સામગ્રી વર્ટઝાઇટ માળખાની તુલનામાં વધુ અસરકારક પીઝોઇલેક્ટ્રિક લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે તે વિચાર પરથી, બેરિયમ ટાઇટેનેટ (બાટીઓ3) નેનોવાયરનો અભ્યાસ પણ અર્બાના-શેમ્પેન ખાતે ઇલિનોઇસ યુનિવર્સિટીના પ્રોફેસર મિન-ફેંગ યુ દ્વારા કરવામાં આવ્યો છે. આઉટપુટ સિગ્નલ સમાન ZnO નેનોવાયર કરતા 16 ગણા વધારે હોવાનું જાણવા મળ્યું છે. યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયા, બર્કલેના પ્રોફેસર લિવેઈ લિને સૂચવ્યું છે કે નેનોજનરેટર બનાવવા માટે પીવીડીએફનો પણ ઉપયોગ કરી શકાય છે. નેનોફાઇબરને પ્રક્રિયાને નિયંત્રિત કરતા સબસ્ટ્રેટ પર સીધું લખી શકાય છે, અને આ તકનીક નેનોફાઇબર પર આધારિત સ્વ-સંચાલિત કાપડ બનાવવા માટે લાગુ થવાની અપેક્ષા છે. એસ. યુ. ટી. ડી. ના સંશોધકોએ સોલ-જેલ-સહાયિત દૂર-ક્ષેત્ર ઇલેક્ટ્રોસ્પિનિંગ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને અલ્ટ્રા-લોંગ પોટેશિયમ નિયોબેટ (કે. એન. બી. ઓ. 3) નેનોફાઇબરનું સફળ સંશ્લેષણ રજૂ કર્યું અને તેનો ઉપયોગ ઉચ્ચ-આઉટપુટ વોલ્ટેજ લવચીક નેનોજનરેટર વિકસાવવા માટે કર્યો. પીઝોઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક પીઝોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરની એકંદર કામગીરીમાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે તે ધ્યાનમાં લેતા, ઉપકરણની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા માટેની અન્ય સંશોધન દિશા એ છે કે મોટા પીઝોઇલેક્ટ્રિક પ્રતિસાદ સાથે નવી સામગ્રી શોધવી. લીડ મેગ્નેશિયમ નિઓબેટ-લીડ ટાઇટેનેટ (પી. એમ. એન.-પી. ટી.) એ આગામી પેઢીની પીઝોઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી છે જે જ્યારે આદર્શ રચના અને દિશા પ્રાપ્ત થાય છે ત્યારે સુપર-હાઇ પીઝોઇલેક્ટ્રિક અચળાંક ધરાવે છે. 2012 માં, ખૂબ ઊંચા પીઝોઇલેક્ટ્રિક અચળાંક સાથે પીએમએન-પીટી નેનોવાયરને હાઇડ્રોથર્મલ અભિગમ દ્વારા બનાવવામાં આવ્યા હતા અને પછી ઊર્જા-લણણી ઉપકરણમાં એસેમ્બલ કરવામાં આવ્યા હતા. રેકોર્ડ-ઉચ્ચ પીઝોઇલેક્ટ્રિક અચળાંકને સિંગલ-ક્રિસ્ટલ પીએમએન-પીટી નેનોબેલ્ટના બનાવટ દ્વારા વધુ સુધારવામાં આવ્યો હતો, જેનો ઉપયોગ પછી પીઝોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર માટે આવશ્યક બિલ્ડિંગ બ્લોક તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો. 2010ની નોંધાયેલ સામગ્રીની સરખામણી નીચેના કોષ્ટકમાં આપવામાં આવી છે. ઉપયોગિતાઓ સૌર, પવન, ઉષ્મા, દબાણ, માનવ શક્તિ, કંપન વગેરે જેવા ઓછા ઉપયોગમાં લેવાતા ઊર્જા સ્ત્રોતો પર નેનો જનરેટર દ્વારા ઊર્જા લણણી લાગુ થવાની અપેક્ષા છે. સ્વ-સંચાલિત નેનો/માઇક્રો ઉપકરણો. નેનો/માઇક્રો ડિવાઇસીસ માટે સ્વતંત્ર અથવા પૂરક ઊર્જા સ્ત્રોત તરીકે નેનો જનરેટરનો એક શક્ય ઉપયોગ છે, જે એવી સ્થિતિમાં પ્રમાણમાં ઓછી ઊર્જાનો વપરાશ કરે છે જ્યાં ગતિ ઊર્જા સતત પૂરી પાડવામાં આવે છે. એક ઉદાહરણ પ્રોફેસર ઝોંગ લિન વાંગના જૂથ દ્વારા 2010 માં સ્વ-સંચાલિત પીએચ અથવા યુવી સેન્સર દ્વારા સેન્સર પર 20 ~ 40 એમવીના આઉટપુટ વોલ્ટેજ સાથે સંકલિત વી. આઈ. એન. જી. દ્વારા રજૂ કરવામાં આવ્યું હતું. તેમ છતાં, નેનો/માઇક્રો ઉપકરણો ચલાવવા માટે રૂપાંતરિત વિદ્યુત ઊર્જા પ્રમાણમાં ઓછી છે; તેથી, તેના ઉપયોગની શ્રેણી હજુ પણ બૅટરીના પૂરક ઊર્જા સ્રોત તરીકે મર્યાદિત છે. સૌર કોષો અથવા બાયોકેમિકલ એનર્જી હાર્વેસ્ટર્સ જેવા અન્ય પ્રકારના ઊર્જા લણણી ઉપકરણો સાથે નેનોજનરેટરને જોડીને સફળતા મેળવવામાં આવી રહી છે. આ અભિગમ સ્માર્ટડસ્ટ જેવી સ્વતંત્ર કામગીરી નિર્ણાયક હોય તેવી એપ્લિકેશનો માટે યોગ્ય ઊર્જા સ્રોતના વિકાસમાં ફાળો આપે તેવી અપેક્ષા છે. સ્માર્ટ વેરેબલ સિસ્ટમ્સ પીઝોઇલેક્ટ્રિક ફાઇબર સાથે કાપડનું સંકલિત અથવા બનેલું પોશાક એ નેનોજનરેટરની શક્ય એપ્લિકેશનોમાંથી એક છે. માનવ શરીરની ગતિ ઊર્જાને પીઝોઇલેક્ટ્રિક તંતુઓ દ્વારા વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે, અને તે સંભવતઃ સ્માર્ટ વેરેબલ સિસ્ટમ્સ સાથે જોડાયેલ આરોગ્ય-દેખરેખ પ્રણાલીઓ જેવા પોર્ટેબલ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો પૂરા પાડવા માટે લાગુ કરી શકાય છે. વી. આઈ. એન. જી. જેવા નેનો જનરેટરને પણ માનવ શરીરની ચાલવાની ગતિનો ઉપયોગ કરીને જૂતામાં સરળતાથી એકીકૃત કરી શકાય છે. અન્ય સમાન એપ્લિકેશન એ શક્તિ ઉત્પન્ન કરતી કૃત્રિમ ત્વચા છે. પ્રોફેસર ઝોંગ લિન વાંગના જૂથે ચાલી રહેલા હેમસ્ટર સાથે જોડાયેલા લવચીક એસડબલ્યુજીમાંથી 100 એમવી સુધીનો એસી વોલ્ટેજ ઉત્પન્ન કરીને શક્યતા દર્શાવી છે. પારદર્શક અને લવચીક ઉપકરણો. કેટલાક પીઝોઇલેક્ટ્રિક નેનોસ્ટ્રક્ચર વિવિધ પ્રકારના સબસ્ટ્રેટ્સ પર રચના કરી શકાય છે, જેમ કે લવચીક અને પારદર્શક કાર્બનિક સબસ્ટ્રેટ્સ. SKKU (પ્રોફેસર સાંગ-વૂ કિમના જૂથ) અને SAIT (ડૉ. જે-યંગ ચોઈના જૂથ) ના સંશોધન જૂથોએ એક પારદર્શક અને લવચીક નેનો જનરેટર વિકસાવ્યું છે જેનો ઉપયોગ સંભવતઃ સ્વ-સંચાલિત સ્પર્શેન્દ્રિય સેન્સર માટે થઈ શકે છે, અને એવી ધારણા છે કે વિકાસ ઊર્જા-કાર્યક્ષમ ટચ-સ્ક્રીન ઉપકરણો સુધી વિસ્તૃત થઈ શકે છે. તેમના સંશોધનનું ધ્યાન ગ્રાફિન સ્તર સાથે ઇન્ડિયમ-ટિન-ઓક્સાઇડ (આઇટીઓ) ઇલેક્ટ્રોડને બદલીને ઉપકરણની પારદર્શિતા અને તેની ખર્ચ-અસરકારકતા વધારવા માટે વધારવામાં આવી રહ્યું છે. ઇમ્પ્લાન્ટેબલ ટેલિમેટ્રિક એનર્જી રીસીવર. ઝેડએનઓ નેનોવાયર પર આધારિત નેનોજનરેટરને ઇમ્પ્લાન્ટેબલ ઉપકરણો પર લાગુ કરી શકાય છે કારણ કે ઝેડએનઓ માત્ર બાયોકોમ્પેટિબલ નથી પરંતુ કાર્બનિક સબસ્ટ્રેટ પર પણ સંશ્લેષણ કરી શકાય છે, જે એકંદરે નેનોજનરેટરને બાયોકોમ્પેટિબલ બનાવે છે. નેનોજનરેટર સાથે સંકલિત ઇમ્પ્લાન્ટેબલ ઉપકરણને માનવ શરીરની બહાર બાહ્ય અલ્ટ્રાસોનિક કંપન પ્રાપ્ત કરીને સંચાલિત કરી શકાય છે, જે પીઝોઇલેક્ટ્રિક નેનોસ્ટ્રક્ચર દ્વારા વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે. ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર ઝાંખી ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર એ ઊર્જા-લણણીનું ઉપકરણ છે જે ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક અસરનો ઉપયોગ કરીને યાંત્રિક ઊર્જાને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરે છે. તેઓ સૌપ્રથમ 2012 માં જ્યોર્જિયા ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનોલોજી ખાતે પ્રોફેસર ઝોંગ લિન વાંગના જૂથમાં દર્શાવવામાં આવ્યા હતા. પોટેન્શિયલને સંતુલિત કરવા માટે બે પાતળા કાર્બનિક અથવા અકાર્બનિક ફિલ્મો વચ્ચે ચાર્જ ટ્રાન્સફર અને ફિલ્મની પાછળની બાજુઓ સાથે જોડાયેલા બે ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે ઇલેક્ટ્રોન પ્રવાહ દ્વારા પોટેન્શિયલ બનાવવામાં આવે છે. જાન્યુઆરી 2012 માં TENG ના પ્રથમ અહેવાલ પછી, TENG ની ઉત્પાદન શક્તિ ઘનતા સુધરી છે, જે 313 W/m2 સુધી પહોંચી છે, વોલ્યુમ ઘનતા 490 kW/m3 સુધી પહોંચે છે, અને ~60%-72% ની રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા દર્શાવવામાં આવી છે. આ નવી ઊર્જા ટેકનોલોજીના અન્ય ઘણા ફાયદાઓ પણ છે, જેમ કે ઉત્પાદન અને બનાવટમાં ઓછો ખર્ચ, મજબૂતાઈ અને વિશ્વસનીયતા અને પર્યાવરણીય મિત્રતા. ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરનો ઉપયોગ તમામ પ્રકારની યાંત્રિક ઊર્જા મેળવવા માટે કરી શકાય છે, જેમ કે માનવ ગતિ, ચાલવું, કંપન, યાંત્રિક ટ્રિગર, ફરતા ટાયર, પવન, વહેતું પાણી અને વધુ. ક્લેમ્સન યુનિવર્સિટી ખાતે રામકૃષ્ણ પોડિલાના જૂથે પ્રથમ સાચા અર્થમાં વાયરલેસ ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર્સનું પ્રદર્શન કર્યું હતું, જે કોઈપણ બાહ્ય એમ્પ્લીફિકેશન અથવા બૂસ્ટરની જરૂર વગર ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણો (દા. ત., બેટરી અને કેપેસિટર્સ) ને ચાર્જ કરવામાં સક્ષમ હતા. ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરમાં ત્રણ મૂળભૂત ઓપરેશન મોડ્સ છેઃ વર્ટિકલ કોન્ટેક્ટ-સેપરેશન મોડ, ઇન-પ્લેન સ્લાઇડિંગ મોડ અને સિંગલ-ઇલેક્ટ્રોડ મોડ. તેઓ વિવિધ લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે અને વિવિધ કાર્યક્રમો માટે યોગ્ય છે. મૂળભૂત સ્થિતિઓ અને પદ્ધતિઓ વર્ટિકલ કોન્ટેક્ટ-સેપરેશન મોડ ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરની કાર્યકારી પદ્ધતિને બે શીટ્સની આંતરિક સપાટીઓ પર વિરુદ્ધ ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક ચાર્જના ચક્રીય વિભાજન અને ફરીથી સંપર્ક દ્વારા પ્રેરિત સંભવિત તફાવતના સમયાંતરે ફેરફાર તરીકે વર્ણવી શકાય છે. જ્યારે ઉપકરણને વાળવા અથવા દબાવવા માટે યાંત્રિક આંદોલન લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે બે શીટ્સની આંતરિક સપાટીઓ નજીકના સંપર્કમાં આવશે, અને ચાર્જ ટ્રાન્સફર શરૂ થશે, જેનાથી સપાટીની એક બાજુ હકારાત્મક ચાર્જ અને બીજી બાજુ નકારાત્મક ચાર્જ સાથે રહેશે. જ્યારે વિકૃતિ મુક્ત થાય છે, ત્યારે વિરુદ્ધ ચાર્જ ધરાવતી બે સપાટીઓ આપમેળે અલગ થઈ જશે, જેથી આ વિરુદ્ધ ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરશે અને ઉપર અને નીચેના ઇલેક્ટ્રોડ્સમાં સંભવિત તફાવતને પ્રેરિત કરશે. આ સંભવિત તફાવતને ચકાસવા માટે, ઇલેક્ટ્રોન બાહ્ય ભાર દ્વારા એક ઇલેક્ટ્રોડથી બીજામાં વહેશે. આ પ્રક્રિયામાં પેદા થતી વીજળી ત્યાં સુધી ચાલુ રહેશે જ્યાં સુધી બે ઇલેક્ટ્રોડની ક્ષમતા સમાન ન હોય. ત્યારબાદ, જ્યારે બે શીટ્સને ફરીથી એકબીજા તરફ દબાવવામાં આવે છે, ત્યારે ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ-પ્રેરિત સંભવિત તફાવત શૂન્ય સુધી ઘટવાનું શરૂ થશે, જેથી સ્થાનાંતરિત ચાર્જ બાહ્ય ભારમાંથી પાછો વહીને વિરુદ્ધ દિશામાં અન્ય વર્તમાન પલ્સ ઉત્પન્ન કરશે. જ્યારે આ સામયિક યાંત્રિક વિકૃતિ ચાલે છે, ત્યારે વૈકલ્પિક પ્રવાહ (AC) સંકેતો સતત ઉત્પન્ન થાય છે. સંપર્કમાં આવતી અને ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ પેદા કરતી સામગ્રીની જોડી માટે, તેમાંથી ઓછામાં ઓછું એક અવાહક હોવું જરૂરી છે જેથી ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ દૂર ન કરી શકાય પરંતુ શીટના આંતરિક સપાટી પર રહેશે. પછી, આ સ્થિર ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સામયિક અંતર પરિવર્તન હેઠળ બાહ્ય ભારમાં AC વીજળીના પ્રવાહને પ્રેરિત કરી શકે છે. લેટરલ સ્લાઇડિંગ મોડ ઘર્ષણની બે મૂળભૂત પ્રક્રિયાઓ છેઃ સામાન્ય સંપર્ક અને લેટરલ સ્લાઇડિંગ. એક TENG ની રચના બાજુની દિશામાં બે સપાટીઓ વચ્ચે ઇન-પ્લેન સ્લાઇડિંગના આધારે કરવામાં આવી છે. સ્લાઇડિંગથી ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિફિકેશન સાથે, બે સપાટીઓ વચ્ચેના સંપર્ક વિસ્તારમાં સમયાંતરે ફેરફાર ચાર્જ કેન્દ્રોના બાજુની અલગતા તરફ દોરી જાય છે, જે બાહ્ય ભારમાં ઇલેક્ટ્રોનના પ્રવાહને ચલાવતા વોલ્ટેજ બનાવે છે. માપવામાં આવેલ કરી એ દર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે કે જેના પર બે પ્લેટ અલગ પડી રહી છે. ત્યારબાદ, જ્યારે ટોચની પ્લેટને પાછળની તરફ ફેરવવામાં આવે છે, ત્યારે અલગ થયેલ ચાર્જ ફરીથી સંપર્કમાં આવવાનું શરૂ કરે છે, પરંતુ પોલિમર સામગ્રીની અવાહક પ્રકૃતિને કારણે કોઈ વિનાશ થતો નથી. ઇલેક્ટ્રોડ પરના બિનજરૂરી સ્થાનાંતરિત ચાર્જ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક સંતુલન જાળવવા માટે સંપર્ક વિસ્તારમાં વધારો સાથે બાહ્ય ભારમાંથી પાછા વહેશે. આ સ્લાઇડિંગના બીજા અર્ધ ચક્રની સાથે, નીચેના ઇલેક્ટ્રોડથી ટોચના ઇલેક્ટ્રોડ સુધી વર્તમાન પ્રવાહમાં ફાળો આપશે. એકવાર બે પ્લેટો ઓવરલેપિંગ સ્થિતિમાં પહોંચે, ત્યારે ચાર્જ કરેલી સપાટીઓ ફરીથી સંપૂર્ણ સંપર્કમાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોડ પર કોઈ સ્થાનાંતરિત ચાર્જ બાકી રહેશે નહીં, અને ઉપકરણ પ્રથમ સ્થિતિમાં પાછું આવે છે. આ સમગ્ર ચક્રમાં, બહારની તરફ અને અંદરની તરફ સરકી જવાની પ્રક્રિયાઓ સપ્રમાણ હોય છે, તેથી સપ્રમાણ વૈકલ્પિક પ્રવાહ શિખરોની જોડીની અપેક્ષા રાખવી જોઈએ. ઇન-પ્લેન ચાર્જ સેપરેશનની પદ્ધતિ બે પ્લેટ વચ્ચે એક-દિશાની સ્લાઇડિંગમાં અથવા રોટેશન મોડમાં કામ કરી શકે છે. સ્લાઇડિંગ મોડમાં, સ્લાઇડિંગ સપાટીઓ પર રેખીય ગ્રેટિંગ અથવા ગોળાકાર વિભાજનની રજૂઆત એ ઊર્જા લણણી માટે અત્યંત કાર્યક્ષમ માધ્યમ છે. આવી રચનાઓ સાથે, બે પેટર્નવાળી ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક સપાટીઓ TENG ની સંપૂર્ણ લંબાઈને બદલે માત્ર એક ગ્રેટિંગ એકમ લંબાઈના વિસ્થાપન દ્વારા સંપૂર્ણપણે મેળ ખાતી સ્થિતિ સુધી પહોંચી શકે છે, જે પ્રેરિત ચાર્જની પરિવહન કાર્યક્ષમતામાં નાટ્યાત્મક રીતે વધારો કરે છે. સિંગલ-ઇલેક્ટ્રોડ મોડ સિંગલ-ઇલેક્ટ્રોડ-આધારિત ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરને કેટલીક એપ્લિકેશનો માટે વધુ વ્યવહારુ અને શક્ય ડિઝાઇન તરીકે રજૂ કરવામાં આવ્યું છે, જેમ કે આંગળીના ટેરવે ચાલતા ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર. સિંગલ-ઇલેક્ટ્રોડ TENG નો કાર્યકારી સિદ્ધાંત આકૃતિમાં સંપર્ક વિદ્યુતીકરણ અને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ઇન્ડક્શનના જોડાણ દ્વારા યોજનાબદ્ધ રીતે દર્શાવવામાં આવ્યો છે. મૂળ સ્થિતિમાં, ચામડીની સપાટીઓ અને પી. ડી. એમ. એસ. એકબીજા સાથે સંપૂર્ણ સંપર્ક કરે છે, પરિણામે તેમની વચ્ચે ચાર્જ ટ્રાન્સફર થાય છે. ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક શ્રેણી અનુસાર, ઇલેક્ટ્રોનને ચામડીમાંથી પી. ડી. એમ. એસ. માં ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવ્યા હતા કારણ કે પી. ડી. એમ. એસ. ત્વચા કરતાં ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિકલી વધુ નકારાત્મક છે, જે સંપર્ક વિદ્યુતીકરણ પ્રક્રિયા છે. વિપરીત ધ્રુવીયતા સાથે ઉત્પાદિત ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક ચાર્જ સંપૂર્ણપણે સંતુલિત અથવા સ્ક્રીનીંગ કરવામાં આવે છે, જે બાહ્ય સર્કિટમાં કોઈ ઇલેક્ટ્રોન પ્રવાહ તરફ દોરી જાય છે. એકવાર પી. ડી. એમ. એસ. અને ત્વચા વચ્ચે સંબંધિત વિભાજન થાય, તો આ ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક ચાર્જની ભરપાઈ કરી શકાતી નથી. પી. ડી. એમ. એસ. ની સપાટી પરના નકારાત્મક ચાર્જ આઇ. ટી. ઓ. ઇલેક્ટ્રોડ પર હકારાત્મક ચાર્જને પ્રેરિત કરી શકે છે, જે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનને આઇ. ટી. ઓ. ઇલેક્ટ્રોડમાંથી જમીન પર વહેવા માટે પ્રેરિત કરે છે. આ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ઇન્ડક્શન પ્રક્રિયા આઉટપુટ વોલ્ટેજ અથવા વર્તમાન સંકેત આપી શકે છે જો સ્પર્શ કરતી ત્વચા અને તળિયે PDMS વચ્ચેનું અંતર PDMS ફિલ્મના કદ સાથે નોંધપાત્ર રીતે તુલનાત્મક હોય. જ્યારે પી. ડી. એમ. એસ. પરના નકારાત્મક ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક ચાર્જને પી. ડી. એમ. એસ. અને ત્વચા વચ્ચેના અલગ અંતરને વધારીને આઇ. ટી. ઓ. ઇલેક્ટ્રોડ પરના પ્રેરિત હકારાત્મક ચાર્જમાંથી સંપૂર્ણ રીતે તપાસવામાં આવે છે, ત્યારે કોઈ આઉટપુટ સંકેતો જોઇ શકાતા નથી, જેમ કે સચિત્ર છે. વધુમાં, જ્યારે ત્વચાને પી. ડી. એમ. એસ. સુધી પહોંચવા માટે પાછું ફેરવવામાં આવે છે, ત્યારે આઇ. ટી. ઓ. ઇલેક્ટ્રોડ પરના પ્રેરિત હકારાત્મક ચાર્જમાં ઘટાડો થાય છે, અને જ્યાં સુધી ત્વચા અને પી. ડી. એમ. એસ. એકબીજા સાથે સંપૂર્ણ સંપર્ક ન કરે ત્યાં સુધી ઇલેક્ટ્રોન જમીન પરથી આઇ. ટી. ઓ. ઇલેક્ટ્રોડ તરફ વહે છે, પરિણામે વિપરીત આઉટપુટ વોલ્ટેજ/વર્તમાન સંકેત મળે છે. એપ્લિકેશન્સ TENG એ ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિફિકેશન (આંતરિક સર્કિટમાં) અને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ઇન્ડક્શન પ્રક્રિયાઓ (બાહ્ય સર્કિટમાં) દ્વારા યાંત્રિક આંદોલનને વિદ્યુત સંકેતમાં રૂપાંતરિત કરવાની ભૌતિક પ્રક્રિયા છે. આ મૂળભૂત પ્રક્રિયા બે મુખ્ય કાર્યક્રમો માટે દર્શાવવામાં આવી છે. પ્રથમ ઉપયોગ ઊર્જા લણણી છે, જેમાં યાંત્રિક ઊર્જા લણણીનો ખાસ ફાયદો છે. બીજી એપ્લિકેશન સ્વ-સંચાલિત સક્રિય સેન્સર તરીકે કામ કરવાની છે કારણ કે તેને ચલાવવા માટે બાહ્ય શક્તિ સ્રોતની જરૂર નથી. લણણી કંપન ઊર્જા મોબાઇલ ઇલેક્ટ્રોનિક્સને શક્તિ આપવા માટે ઉપયોગી છે, ખાસ કરીને પૂરક સંતુલિત ઊર્જા લણણી તકનીકો સાથે સંયોજનમાં. કંપન ઊર્જાની લણણી માટે ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો પર આધારિત વિવિધ તકનીકોનું પ્રદર્શન કરવામાં આવ્યું છે. ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરનો આ ઉપયોગ નીચેના પાસાઓમાં દર્શાવવામાં આવ્યો છેઃ કેન્ટિલીવર આધારિત તકનીક યાંત્રિક ઊર્જાની લણણી માટે એક શાસ્ત્રીય અભિગમ છે, ખાસ કરીને એમ. ઇ. એમ. એસ. માટે. કંપન દરમિયાન ઉપર અને નીચેની સપાટીઓ સાથે કેન્ટિલીવરની સંપર્ક સપાટીની રચના કરીને, સંપર્ક-વિભાજન સ્થિતિના આધારે આસપાસના કંપન ઊર્જાની લણણી માટે TENG દર્શાવવામાં આવ્યું છે. 2. બેકપેકમાંથી ઊર્જા મેળવવા માટે, અમે સંકલિત સમસ્થાનિક ગ્રીડિંગ સાથે તર્કસંગત રીતે રચાયેલ TENGનું પ્રદર્શન કર્યું, જેણે સમાંતર રીતે જોડાયેલા માળખાકીય રીતે ગુણાકારિત એકમ કોષોને કારણે કુલ વર્તમાન ઉત્પાદનમાં ઘણો સુધારો કર્યો. 3. ચાર સહાયક ઝરણાઓના ઉપયોગ સાથે, બે ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક સામગ્રી વચ્ચેના પ્રતિધ્વનિ-પ્રેરિત સંપર્ક વિભાજનના આધારે હાર્મોનિક રેઝોનેટર-આધારિત TENG બનાવવામાં આવ્યું છે, જેનો ઉપયોગ ઓટોમોબાઇલ, સોફા અને ડેસ્કમાંથી કંપન ઊર્જા મેળવવા માટે કરવામાં આવ્યો છે. 4. તાજેતરમાં, ત્રિ-પરિમાણીય ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર (3D-TENG) ને વર્ટિકલ કોન્ટેક્ટ-સેપરેશન મોડ અને ઇન-પ્લેન સ્લાઇડિંગ મોડ વચ્ચેના જોડાણના સંકરણ મોડના આધારે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું છે. 36 નવીન ડિઝાઇન વિશાળ બેન્ડવિડ્થ પર બહુવિધ દિશામાં રેન્ડમ કંપન ઊર્જાની લણણીની સુવિધા આપે છે. 3-ડી ટી. ઇ. એન. જી. ની રચના રોજિંદા જીવનની પરિસ્થિતિઓની શ્રેણી હેઠળ, ખાસ કરીને ઓછી આવર્તન પર, આજુબાજુની કંપન ઊર્જાની લણણી માટે કરવામાં આવી છે, આમ પર્યાવરણીય અને માળખાગત દેખરેખ, પોર્ટેબલ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ચાર્જ કરવા અને વસ્તુઓના ઇન્ટરનેટમાં ટી. ઇ. એન. જી. ની એપ્લિકેશનો ખોલે છે. ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર એ એક આદર્શ ઊર્જા હાર્વેસ્ટર છે જે પર્યાવરણમાંથી વિવિધ યાંત્રિક ઊર્જાઓ એકત્રિત કરી શકે છે, ખાસ કરીને પવન અને પાણીના તરંગો જેવી ઓછી આવર્તનની યાંત્રિક ઊર્જા. 2013માં, ઝોંગલિન વાંગના જૂથે પવન ઊર્જાની લણણી માટે રોટરી ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરની જાણ કરી હતી. ત્યારબાદ, આજુબાજુની ઊર્જાની લણણી માટે વિવિધ પ્રકારના ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરની દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે, જેમ કે તરંગ ઊર્જા એકત્રિત કરવા માટે 3ડી સર્પાકાર માળખું ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર, પાણી અને કઠોર વાતાવરણમાં લાગુ કરવામાં આવતા સંપૂર્ણ રીતે બંધ ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર અને જળવિદ્યુતની લણણી માટે બહુસ્તરીય ડિસ્ક નેનોજનરેટર. જો કે, નેનોજનરેટરના કાર્યકારી મોડેલોની મર્યાદાઓને કારણે, ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરના સ્તરો વચ્ચે પેદા થતું ઘર્ષણ અનિવાર્યપણે ઊર્જા રૂપાંતરણ કાર્યક્ષમતા અને ઉપકરણની ટકાઉપણું ઘટાડશે. આ ખામી પર્યાવરણીય ઊર્જા સંગ્રહના ક્ષેત્રમાં ઘર્ષણ નેનોજનરેટરના વધુ ઉપયોગને અવરોધે છે. ઝોંગલિન વાંગના જૂથે "ઘર્ષણ" સમસ્યાને દૂર કરવા માટે ઘર્ષણ વિનાનું ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ઇન્ડક્શન નેનોજનરેટર પરિભ્રમણ નેટવર્ક બનાવવાનો પ્રયાસ કર્યો હતો. તેમના પરીક્ષણોમાં, આ ઘર્ષણ વિનાના ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ઇન્ડક્શન નેનોજનરેટર ઉચ્ચ ઊર્જા રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા અને ઉત્તમ ટકાઉપણું દર્શાવે છે. આવા ઘર્ષણ વિનાના નેનોજનરેટરથી બનેલા પરિભ્રમણ નેટવર્કનો ઉપયોગ જળ તરંગ ઊર્જા મેળવવા અને કેટલાક વાયરલેસ ઉપકરણોને સતત ઊર્જા પ્રદાન કરવા માટે થઈ શકે છે. આ ઉપરાંત, ટીપું ઊર્જાની લણણી માટે ઉપયોગમાં લેવાતા કેટલાક નવીન નેનોજનરેટરની જાણ કરવામાં આવી હતી. સંશોધકોએ તમામ હવામાનના ટીપાં આધારિત ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરની રચના કરી છે, જે વીજળી ઉત્પન્ન કરવા માટે પ્રવાહી અને ઘન વચ્ચેના સંપર્ક વિદ્યુતીકરણ અસર પર આધાર રાખે છે. આ પ્રવાહી-ઘન મોડેલનો ફાયદો એ છે કે તે અસરકારક રીતે નેનોજનરેટરના ઘસારાને ટાળે છે. યુનલોંગ ઝીના જૂથે સિલિકોન સૌર કોષને પાણી-ટીપાં-લણણી ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર સાથે જોડતા વર્ણસંકર કોષની જાણ કરી હતી. આ સંકર કોષમાં સૌર અને વરસાદી ટીપાં બંને ઊર્જા મેળવવાની ક્ષમતા હતી. માનવ શરીરની ગતિમાંથી ઊર્જા મેળવવી લોકોના રોજિંદા જીવનમાં માનવ શરીર પર વિપુલ પ્રમાણમાં યાંત્રિક ઊર્જા ઉત્પન્ન થાય છે, તેથી આપણે પોર્ટેબલ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને બાયોમેડિકલ એપ્લિકેશન્સને ચાર્જ કરવા માટે આ માત્રામાં યાંત્રિક ઊર્જાને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરનો ઉપયોગ કરી શકીએ છીએ. આ લોકોના જીવનની સુવિધામાં ઘણો સુધારો કરશે અને વ્યક્તિગત ઇલેક્ટ્રોનિક્સના ઉપયોગને વિસ્તૃત કરશે. બિલ્ટ-ઇન ફ્લેક્સિબલ મલ્ટી-લેયરડ ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર્સ સાથે પેકેજ્ડ પાવર જનરેટિંગ ઇનસોલ દર્શાવવામાં આવ્યું છે, જે સામાન્ય ચાલવા દરમિયાન યાંત્રિક દબાણની લણણીને સક્ષમ કરે છે. અહીં વપરાયેલ TENG સંપર્ક-વિભાજન સ્થિતિ પર આધાર રાખે છે અને ઇનસોલના સામયિક સંકોચનને પ્રતિભાવ આપવા માટે અસરકારક છે. સીધા વીજ સ્ત્રોત તરીકે ઇનસોલનો ઉપયોગ કરીને, અમે સંપૂર્ણ પેકેજ્ડ સ્વ-પ્રકાશ જૂતા વિકસાવ્યા છે જે પ્રદર્શન અને મનોરંજન હેતુઓ માટે વ્યાપક ઉપયોગો ધરાવે છે. શરીરની ગતિમાંથી ઊર્જા મેળવવા માટે શર્ટના આંતરિક સ્તર સાથે ટગ જોડી શકાય છે. સામાન્ય વૉકિંગ હેઠળ, મહત્તમ આઉટપુટ વોલ્ટેજ અને વર્તમાન ઘનતા અનુક્રમે 17V અને 0.02μA/cm2 સુધી હોય છે. કપડાં પર ચોંટેલા 2 સે. મી. × 7 સે. મી. × 0.08 સે. મી. ના એક સ્તરના કદ સાથે TENG ને ટકાઉ ઉર્જા સ્રોત તરીકે દર્શાવવામાં આવ્યું હતું જે માત્ર 30 પ્રકાશ ઉત્સર્જક ડાયોડ (એલઇડી) ને સીધા જ પ્રકાશિત કરી શકે છે, પરંતુ લિથિયમ-આયન બેટરીને પણ ચાર્જ કરી શકે છે. સ્વ-સંચાલિત સક્રિય તાણ/બળ સંવેદકો એક ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર યાંત્રિક રીતે સક્રિય થયા પછી આપમેળે આઉટપુટ વોલ્ટેજ અને પ્રવાહ પેદા કરે છે. આઉટપુટ સિગ્નલની તીવ્રતા યાંત્રિક વિકૃતિ અને તેના સમય-આધારિત વર્તનની અસર દર્શાવે છે. આ TENG નો મૂળભૂત સિદ્ધાંત છે, જેને સ્વ-સંચાલિત દબાણ સંવેદક તરીકે લાગુ કરી શકાય છે. વોલ્ટેજ-આઉટપુટ સિગ્નલ પાણીના ટીપાં દ્વારા પ્રેરિત લાગુ દબાણને પ્રતિબિંબિત કરી શકે છે. તમામ પ્રકારના TENG બાહ્ય બળ પ્રત્યે ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા અને ઝડપી પ્રતિભાવ ધરાવે છે અને તીવ્ર શિખર સંકેત દર્શાવે છે. વધુમાં, પીંછાના ટુકડા (20 મિલિગ્રામ, સંપર્ક દબાણમાં ~ 0.4Pa) ની અસરનો પ્રતિસાદ શોધી શકાય છે. સેન્સર સિગ્નલ સમગ્ર પ્રક્રિયાની આ વિગતો નાજુક રીતે બતાવી શકે છે. વર્તમાન પરિણામો દર્શાવે છે કે આપણા સેન્સરનો ઉપયોગ વાસ્તવિક જીવનમાં સૂક્ષ્મ દબાણને માપવા માટે થઈ શકે છે. સક્રિય દબાણ સંવેદક પણ સંયુક્ત સ્વરૂપમાં વિકસાવવામાં આવ્યું છે. "ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક કમ્પોઝિટ" શબ્દ એમ્બેડેડ વાયર સાથે સ્પોન્જ આકારના પોલિમરનો ઉલ્લેખ કરે છે. કોઈપણ દિશામાં સંયોજન પર દબાણ અને અસર લાગુ કરવાથી સંયુક્ત હવાના અંતરની હાજરીને કારણે નરમ પોલિમર અને સક્રિય વાયર વચ્ચે ચાર્જ અલગ પડે છે. બીજા ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે નિષ્ક્રિય વાયર કાં તો કોઈ હવાના અંતર વિના સ્પોન્જની અંદર જડિત થઈ શકે છે અથવા સંયોજનની બહાર મૂકી શકાય છે, જે સેન્સરને સિંગલ-ઇલેક્ટ્રોડ મોડમાં કામ કરવાની મંજૂરી આપે છે. એવા કિસ્સામાં કે જ્યાં આપણે ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર્સની મેટ્રિક્સ એરે બનાવીએ છીએ, ત્યાં સપાટી પર લાગુ કરવામાં આવેલા મોટા વિસ્તાર, સ્વ-સંચાલિત દબાણ નકશાને સાકાર કરી શકાય છે. સ્થાનિક દબાણ માટે TENG એરેનો પ્રતિસાદ બહુ-ચેનલ માપન પ્રણાલી દ્વારા માપવામાં આવ્યો હતો. TENG માંથી બે પ્રકારના આઉટપુટ સંકેતો છેઃ ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ અને શોર્ટ-સર્કિટ કરંટ. ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ માત્ર યાંત્રિક ટ્રિગરિંગ લાગુ કર્યા પછી TENG ના અંતિમ રૂપરેખાંકન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, તેથી તે વિરૂપતાની તીવ્રતાનું માપ છે, જે TENG દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવેલી સ્થિર માહિતીને આભારી છે. આઉટપુટ કરંટ એ દર પર આધાર રાખે છે કે જેના પર પ્રેરિત ચાર્જ વહેશે, જેથી વર્તમાન સંકેત યાંત્રિક ટ્રિગરિંગ કેવી રીતે લાગુ કરવામાં આવે છે તેની ગતિશીલ પ્રક્રિયા માટે વધુ સંવેદનશીલ હોય. સક્રિય દબાણ સંવેદક અને ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક અસર પર આધારિત સંકલિત સંવેદક શ્રેણી પરંપરાગત નિષ્ક્રિય દબાણ સંવેદક કરતા ઘણા ફાયદા ધરાવે છે. પ્રથમ, સક્રિય સેન્સર ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ અને શોર્ટ-સર્કિટ કરંટનો ઉપયોગ કરીને ગતિશીલ દબાણ સંવેદના બંનેનો ઉપયોગ કરીને સ્થિર દબાણ સંવેદના માટે સક્ષમ છે, જ્યારે પરંપરાગત સેન્સર સામાન્ય રીતે લોડિંગ દરની માહિતી પ્રદાન કરવા માટે ગતિશીલ સંવેદના માટે અસમર્થ હોય છે. બીજું, સ્થિર અને ગતિશીલ સંવેદના બંનેનો ત્વરિત પ્રતિસાદ લોડિંગ દબાણ વિશેની વિગતો જાહેર કરવામાં સક્ષમ બનાવે છે. ત્રીજું, TENGના ઉચ્ચ ઉત્પાદનને કારણે ડાયનેમિક સેન્સિંગ માટે TENGની શોધ મર્યાદા 2.1Pa જેટલી ઓછી છે. ચોથું, આ કાર્યમાં પ્રસ્તુત સક્રિય સેન્સર એરેમાં કોઈ વીજ વપરાશ નથી અને સ્વ-સંચાલિત દબાણ મેપિંગ માટે તેની ઊર્જા લણણી કાર્યક્ષમતા સાથે પણ જોડી શકાય છે. આ ક્ષેત્રમાં ભવિષ્યના કાર્યોમાં ઉચ્ચ અવકાશી રીઝોલ્યુશન હાંસલ કરવા માટે પિક્સેલ કદના લઘુચિત્રકરણ અને આકાર-અનુકૂલનશીલ દબાણ ઇમેજિંગ માટે સંપૂર્ણ લવચીક સબસ્ટ્રેટ પર TEAS મેટ્રિક્સનું એકીકરણ સામેલ છે. સ્વ-સંચાલિત ગતિ સેન્સર "સ્વ-સંચાલિત સેન્સર" શબ્દ સરળ વોલ્ટેજ-આઉટપુટ સિગ્નલથી ઘણું આગળ પ્રતિબિંબિત કરી શકે છે. તે એવી પ્રણાલીનો ઉલ્લેખ કરી શકે છે જે શોધી શકાય તેવી હિલચાલને માપવા અને પ્રદર્શિત કરવા માટે જવાબદાર તમામ ઇલેક્ટ્રોનિક્સને શક્તિ આપે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સ્વ-સંચાલિત ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક એન્કોડર, સ્માર્ટ બેલ્ટ-પુલી સિસ્ટમમાં સંકલિત, કેપેસિટરમાં લણેલી ઊર્જાને સંગ્રહિત કરીને અને સર્કિટને સંપૂર્ણ રીતે પાવર કરીને ઘર્ષણને ઉપયોગી વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે, જેમાં માઇક્રોકન્ટ્રોલર અને એલસીડીનો સમાવેશ થાય છે. સ્વ-સંચાલિત સક્રિય રાસાયણિક સંવેદકો ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર્સ માટે, ઇલેક્ટ્રોનને આકર્ષવાની ક્ષમતામાં સૌથી મોટો તફાવત ધરાવતી સામગ્રીને પસંદ કરીને અને સપાટીની આકારવિજ્ઞાનમાં ફેરફાર કરીને વિરુદ્ધ બાજુઓ પર ચાર્જ જનરેશનને મહત્તમ કરી શકાય છે. આવા કિસ્સામાં, TENG નું ઉત્પાદન ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક સામગ્રીની સપાટી પર શોષાયેલા અણુઓના પ્રકાર અને સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે, જેનો ઉપયોગ રાસાયણિક અને બાયોકેમિકલ સેન્સર બનાવવા માટે થઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, TENG ની કામગીરી ધાતુની પ્લેટ પર Au નેનોપાર્ટિકલ્સ (NPs) ની એસેમ્બલી પર આધારિત છે. આ એસેમ્બલ એયુ એન. પી. માત્ર તાણ-મુક્ત પરિસ્થિતિઓમાં બે પ્લેટો વચ્ચે સ્થિર અંતર તરીકે કામ કરે છે, પરંતુ બે પ્લેટોના સંપર્ક વિસ્તારને વિસ્તૃત કરવાના કાર્યને પણ સક્ષમ કરે છે, જે ટી. ઇ. એન. જી. ના વિદ્યુત ઉત્પાદનમાં વધારો કરશે. એસેમ્બલ થયેલા એયુ એનપી પર 3-મર્કેપ્ટોપ્રોપિઓનિક એસિડ (3-એમપીએ) અણુઓના વધુ ફેરફાર દ્વારા, ઉચ્ચ-આઉટપુટ નેનોજનરેટર એયુ એનપી અને એચજી 2 + આયનોના વિવિધ ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક ધ્રુવીકરણને કારણે એચજી 2 + આયન શોધ તરફ અત્યંત સંવેદનશીલ અને પસંદગીયુક્ત નેનોસેન્સર બની શકે છે. તેની ઉચ્ચ સંવેદનશીલતા, પસંદગી અને સરળતા સાથે, TENG પર્યાવરણીય નમૂનાઓમાં Hg2 + આયનોના નિર્ધારણ માટે મોટી સંભાવના ધરાવે છે. TENG એ પહોંચી ન શકાય તેવા અને પહોંચ-નકારી શકાય તેવા આત્યંતિક વાતાવરણ માટે ભવિષ્યની સંવેદના પ્રણાલી છે. વિવિધ આયનો, અણુઓ અને સામગ્રીઓમાં તેમની પોતાની અનન્ય ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક ધ્રુવીયતા હોવાથી, અમે અપેક્ષા રાખીએ છીએ કે જ્યારે વિશ્લેષકો પસંદગીયુક્ત રીતે સુધારેલા ઇલેક્ટ્રોડની સપાટી સાથે બંધાયેલા હોય ત્યારે TENG વિદ્યુત ટર્ન-ઓન અથવા ટર્ન-ઓફ સેન્સર બની શકે છે. અમારું માનવું છે કે આ કાર્ય સંબંધિત TENG અભ્યાસો માટે પગથિયા તરીકે કામ કરશે અને નજીકના ભવિષ્યમાં અન્ય ધાતુના આયનો અને DNA અને પ્રોટીન જેવા બાયોમોલેક્યુલ્સ તરફ TENG ના વિકાસને પ્રેરણા આપશે. સામગ્રી અને સપાટીની રચનાઓની પસંદગી લગભગ તમામ જાણીતી સામગ્રી ધાતુથી માંડીને પોલિમરથી માંડીને રેશમથી માંડીને લાકડા-લગભગ દરેક વસ્તુમાં ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિફિકેશન અસર દર્શાવે છે. આ તમામ સામગ્રીઓ TENGs બનાવવા માટેના ઉમેદવાર હોઈ શકે છે, તેથી TENG માટેની સામગ્રી પસંદગીઓ વિશાળ છે. જો કે, પદાર્થની ઇલેક્ટ્રોન મેળવવાની અથવા ગુમાવવાની ક્ષમતા તેની ધ્રુવીયતા પર આધાર રાખે છે. જ્હોન કાર્લ વિલ્કેએ 1757માં સ્થિર ચાર્જ પર પ્રથમ ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક શ્રેણી પ્રકાશિત કરી હતી. શ્રેણીના તળિયેની સામગ્રી, જ્યારે શ્રેણીની ટોચની નજીકની સામગ્રી દ્વારા સ્પર્શ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે વધુ નકારાત્મક ચાર્જ પ્રાપ્ત કરશે. શ્રેણી પર જેટલી વધુ બે સામગ્રી એકબીજાથી દૂર હોય છે, તેટલો વધુ ચાર્જ ટ્રાન્સફર થાય છે. ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક શ્રેણીમાં સામગ્રીની પસંદગી ઉપરાંત, સપાટીઓના આકારવિજ્ઞાનને પિરામિડ-, ચોરસ-, અથવા ગોળાર્ધ-આધારિત માઇક્રો-અથવા નેનો-પેટર્નની રચના સાથે ભૌતિક તકનીકો દ્વારા સુધારી શકાય છે, જે સંપર્ક વિસ્તારને વધારવા માટે અસરકારક છે અને સંભવતઃ ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક્રિફિકેશન. જો કે, સપાટી પર ઊબડખાબડ માળખું ઘર્ષણ બળમાં વધારો કરી શકે છે, જે સંભવતઃ TENG ની ઊર્જા રૂપાંતરણ કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો કરી શકે છે. તેથી, રૂપાંતરણ કાર્યક્ષમતાને મહત્તમ બનાવવા માટે ઓપ્ટિમાઇઝેશનની રચના કરવી પડશે. ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિફિકેશન અસર વધારવા માટે સામગ્રીની સપાટીઓને વિવિધ અણુઓ, નેનોટ્યુબ્સ, નેનોવાયર અથવા નેનોપાર્ટિકલ્સનો ઉપયોગ કરીને રાસાયણિક રીતે કાર્યરત કરી શકાય છે. સપાટીનું કાર્યાત્મકકરણ મોટાભાગે સપાટીની ક્ષમતામાં ફેરફાર કરી શકે છે. સપાટીઓ પર નેનોસ્ટ્રક્ચર્સની રજૂઆત સ્થાનિક સંપર્ક લાક્ષણિકતાઓને બદલી શકે છે, જે ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિફિકેશનમાં સુધારો કરી શકે છે. આમાં સામગ્રીની શ્રેણી અને ઉપલબ્ધ નેનો સ્ટ્રક્ચર્સની શ્રેણીનું પરીક્ષણ કરવા માટે મોટી સંખ્યામાં અભ્યાસો સામેલ હશે. આ શુદ્ધ સામગ્રી ઉપરાંત, સંપર્ક સામગ્રી સંયોજનોમાંથી બનાવી શકાય છે, જેમ કે પોલિમર મેટ્રિક્સમાં જડિત નેનોપાર્ટિકલ્સ. આ માત્ર સપાટીના વિદ્યુતીકરણમાં જ નહીં પરંતુ સામગ્રીની પારગમ્યતામાં પણ ફેરફાર કરે છે જેથી તેઓ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ઇન્ડક્શન માટે અસરકારક બની શકે. તેથી, ભૌતિક દ્રષ્ટિકોણથી TENG ની કામગીરીને વધારવાની અસંખ્ય રીતો છે. આ રસાયણશાસ્ત્રીઓ અને સામગ્રી વૈજ્ઞાનિકોને મૂળભૂત વિજ્ઞાન અને વ્યવહારુ ઉપયોગ બંનેમાં વ્યાપક અભ્યાસ કરવાની ઉત્તમ તક આપે છે. તેનાથી વિપરીત, સૌર કોષો અને થર્મલ ઇલેક્ટ્રિક માટેની સામગ્રી પ્રણાલીઓ, ઉદાહરણ તરીકે, મર્યાદિત છે, અને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઉપકરણો માટે ઘણી પસંદગીઓ નથી. ધોરણો અને મેરિટના આંકડા ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર્સની કામગીરીનું માત્રાત્મક મૂલ્યાંકન કરવા માટે એક પરફોર્મન્સ ફિગર-ઓફ-મેરિટ (એફઓએમપી) વિકસાવવામાં આવ્યું છે, જેમાં ટીઇએનજીની રચના સાથે સંબંધિત સ્ટ્રક્ચરલ ફિગર-ઓફ-મેરિટ (એફઓએમએસ) અને મટિરિયલ ફિગર-ઓફ-મેરિટ (એફઓએમએમ) નો સમાવેશ થાય છે, જે સપાટીના ચાર્જ ઘનતાનો વર્ગ છે. ભંગાણની અસરને ધ્યાનમાં રાખીને, સુધારેલા આંકડાની પણ દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે. એફ. ઓ. એમ. ના આધારે, વિવિધ ટી. ઇ. એન. જી. ના પરિણામોની સરખામણી અને મૂલ્યાંકન કરી શકાય છે. TENG ના ઊર્જા ઉત્પાદન માટેના ચક્ર સતત સામયિક યાંત્રિક ગતિ માટે (વિસ્થાપન x = 0 થી x = xmax), TENG માંથી વિદ્યુત ઉત્પાદન સંકેત પણ સમયાંતરે સમય આધારિત હોય છે. આવા કિસ્સામાં, સરેરાશ આઉટપુટ પાવર P, જે લોડ પ્રતિકાર સાથે સંબંધિત છે, તેનો ઉપયોગ TENG ની ગુણવત્તા નક્કી કરવા માટે થાય છે. T ના ચોક્કસ સમયગાળાને જોતાં, E ચક્ર દીઠ ઉત્પાદન ઊર્જા આ રીતે મેળવી શકાય છેઃ આ સૂચવે છે કે E ચક્ર દીઠ ઉત્પાદન ઊર્જાની ગણતરી V-Q વળાંકમાં બંધ લૂપના ઘેરાયેલા વિસ્તાર તરીકે કરી શકાય છે, અને તમામ V-Q ચક્રને "ઊર્જા ઉત્પાદન માટે ચક્ર" (CEO) નામ આપવામાં આવ્યું છે. TENG ના મહત્તમ ઊર્જા ઉત્પાદન માટેના ચક્ર. લોડ અને શોર્ટ સર્કિટની સ્થિતિઓ વચ્ચે સામયિક પરિવર્તન દ્વારા, મહત્તમ ઊર્જા ઉત્પાદન માટે ચક્ર મેળવી શકાય છે. જ્યારે ભાર અનંતની બરાબર હોય છે, ત્યારે V-Q એક લંબચોરસ આકાર બની જાય છે, જેના શિરોબિંદુઓ મહત્તમ શોર્ટ-સર્કિટ ટ્રાન્સફર ચાર્જ QSC, મહત્તમ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, અને મહત્તમ આઉટપુટ ઊર્જાની ગણતરી આ રીતે કરી શકાય છેઃ TENG ના આંકડા-ઓફ-મેરિટ (FOM). અનંત ભાર પ્રતિકાર સાથે CMEOમાં કાર્યરત TENG માટે, T સમયગાળામાં સમયના બે ભાગોનો સમાવેશ થાય છે. એક ભાગ TENG માં સંબંધિત ગતિમાંથી છે, અને બીજો ભાગ શોર્ટ-સર્કિટ પરિસ્થિતિઓમાં વિસર્જિત પ્રક્રિયામાંથી છે. ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર્સમાં બ્રેકડાઉન અસર વ્યાપકપણે હાજર છે, જે અસરકારક મહત્તમ ઊર્જા ઉત્પાદન, EEMને ગંભીર રીતે અસર કરશે. તેથી, CMEO ખાતે બ્રેકડાઉન અસરને ધ્યાનમાં રાખીને સરેરાશ આઉટપુટ પાવર P સંતોષવા જોઈએઃ જ્યાં v એ TENG માં સંબંધિત ગતિનું સરેરાશ વેગ મૂલ્ય છે, જે ઇનપુટ યાંત્રિક ગતિ પર આધારિત છે. આ સમીકરણમાં, તે એકમાત્ર શબ્દ છે જે TENG ની લાક્ષણિકતાઓ પર આધાર રાખે છે. TENG ની ઊર્જા-રૂપાંતર કાર્યક્ષમતાને આ રીતે વ્યક્ત કરી શકાય છે (CMEO ખાતે R = φ સાથે વિરામની અસરોને ધ્યાનમાં રાખીને): અહીં F એ TENG ની કામગીરી દરમિયાન સરેરાશ વિસર્જિત બળ માટે વપરાય છે. આ બળ ઘર્ષણ બળ, વાયુ પ્રતિકાર બળ અથવા અન્ય હોઈ શકે છે. તે TENG ની કામગીરી દરમિયાન સરેરાશ વિસર્જિત બળ માટે વપરાય છે. આ બળ ઘર્ષણ બળ, વાયુ પ્રતિકાર બળ અથવા અન્ય હોઈ શકે છે. તેથી, એવું તારણ કાઢી શકાય છે કે આ શબ્દ TENG ની લાક્ષણિકતાઓમાંથી જ સરેરાશ શક્તિ અને ઊર્જા-રૂપાંતર કાર્યક્ષમતા બંને નક્કી કરે છે. EEM એ QSC ધરાવે છે, મહત્તમ જે ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિફિકેશન વિસ્તાર A ના પ્રમાણસર છે. તેથી, ઉત્પાદન ઊર્જા પર TENG કદની અસરને બાકાત રાખવા માટે, ક્ષેત્ર A ને આ શબ્દના છેદમાં મૂકવું જોઈએ અને પછી શબ્દ TENG ની ગુણવત્તા નક્કી કરે છે. ક્યુએસસી, મેક્સ, વીઓસી, મેક્સ અને વી મેક્સ 'બધા સપાટી ચાર્જ ઘનતા σ ના પ્રમાણસર છે. તેથી, EEM સપાટી ચાર્જ ઘનતા σ ના વર્ગના પ્રમાણસર છે. પછી, TENG ના પરિમાણહીન માળખાકીય FOM (FOMS) ને વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે, કારણ કે પરિબળ માત્ર માળખાકીય પરિમાણો અને xmax પર આધાર રાખે છેઃ અહીં ε0 એ શૂન્યાવકાશની પારગમ્યતા છે. આ માળખાકીય FOM માળખાકીય ડિઝાઇનમાંથી TENG ની ગુણવત્તાને રજૂ કરે છે. અને પછી TENG ની કામગીરી FOM (FOMP) ને આ રીતે વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છેઃ અહીં, જે ભૌતિક ગુણધર્મો સાથે સંબંધિત એકમાત્ર ઘટક છે. એફ. ઓ. એમ. પી. ને ટી. ઇ. એન. જી. ની જાતોનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે સાર્વત્રિક ધોરણ ગણી શકાય કારણ કે તે સૌથી વધુ શક્ય સરેરાશ ઉત્પાદન શક્તિના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે અને ટી. ઇ. એન. જી. ની સ્થિતિ અને કદને ધ્યાનમાં લીધા વિના ઉચ્ચતમ પ્રાપ્ત કરી શકાય તેવી ઊર્જા રૂપાંતરણ કાર્યક્ષમતા સાથે સંબંધિત હોય છે. ઉત્પાદન ક્ષમતા મૂલ્યાંકન માટે પ્રમાણિત પદ્ધતિ બ્રેકડાઉન અસરને ધ્યાનમાં રાખીને, નેનો જનરેટરની ઉત્પાદન ક્ષમતા મૂલ્યાંકન માટે એક પ્રમાણિત પદ્ધતિની દરખાસ્ત કરવામાં આવી છે, જે પ્રાયોગિક રીતે નેનો જનરેટરની બ્રેકડાઉન મર્યાદા અને EEMને માપી શકે છે. સૈદ્ધાંતિક મોડેલ પરના અગાઉના અભ્યાસો સૂચવે છે કે TENG ને શ્રેણીમાં કેપેસિટર સાથે જોડાયેલો વોલ્ટેજ સ્રોત ગણી શકાય, જેમાંથી કામગીરી દરમિયાન કેપેસિટન્સ બદલાય છે. કેપેસિટીવ ગુણધર્મના આધારે, મૂલ્યાંકન પદ્ધતિ લક્ષ્ય TENG (TENG1) ને વિવિધ વિસ્થાપન x પર ચાર્જ કરીને વિકસાવવામાં આવે છે જેથી વિરામની સ્થિતિને માપી શકાય. અન્ય TENG (TENG2) ને ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ સ્રોત તરીકે ઉમેરવામાં આવે છે જેથી લક્ષ્ય TENG ને વિરામની સ્થિતિ સુધી પહોંચવા માટે ટ્રિગર કરી શકાય. સ્વીચ 1 (S1) અને સ્વીચ 2 (S2) નો ઉપયોગ વિવિધ માપન પગલાંઓને સક્ષમ કરવા માટે થાય છે. આ પદ્ધતિનો વિગતવાર પ્રક્રિયા પ્રવાહ, જેમાં પ્રયોગ ભાગ અને માહિતી વિશ્લેષણ ભાગનો સમાવેશ થાય છે સૌ પ્રથમ, વિવિધ x પર માપનની સુસંગતતા સુનિશ્ચિત કરવા માટે સપાટીના ચાર્જની ઘનતા QSC, મહત્તમ દ્વારા પ્રતિબિંબિત થાય છે તેવી જ રાખવી મહત્વપૂર્ણ છે. આમ, પગલું 1 માં, એસ 1 ચાલુ કરવામાં આવ્યું હતું અને એસ 2 ને ક્યુએસસી, મહત્તમ માપવા માટે બંધ કરવામાં આવ્યું હતું; જો ક્યુએસસી, મહત્તમ અપેક્ષિત મૂલ્ય કરતા ઓછું હોય, તો તેનો સંપર્ક કરવા માટે વધારાની ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિફિકેશન પ્રક્રિયા હાથ ધરવામાં આવે છે. અને પછી પગલું 2 માં, x ને ચોક્કસ મૂલ્ય પર સેટ કરવામાં આવ્યું હતું, અને ચોક્કસ x પર શોર્ટ-સર્કિટ ચાર્જ ટ્રાન્સફર QSC (x) ને કૂલોમીટર Q1 દ્વારા માપવામાં આવ્યું હતું. પગલું 3 માં, S1 બંધ કરવામાં આવ્યું હતું, S2 ચાલુ કરવામાં આવ્યું હતું, અને પછી TENG1 માટે ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ આઉટપુટ પૂરું પાડવા માટે TENG2 શરૂ કરવામાં આવ્યું હતું. TENG1 માં વહેતો ચાર્જ અને TENG1 માં વોલ્ટેજ એક જ સમયે માપવામાં આવ્યો હતો, જેમાં ચાર્જને કુલોમીટર Q2 દ્વારા માપવામાં આવ્યો હતો, અને વોલ્ટેજ વર્તમાન મીટર I દ્વારા માપવામાં આવેલા પ્રવાહ સાથે પ્રતિકાર R ને ગુણાકાર કરીને મેળવવામાં આવ્યો હતો, જે પદ્ધતિઓમાં વિગતવાર છે. આ કિસ્સામાં મેળવેલા વળાંક (Q, V) ને વિરામ બિંદુ ગણવામાં આવતા હતા. અને પછી, જો x <xmax હોય, તો પ્રક્રિયાને પગલું 1 થી શરૂ કરીને વધેલા x સાથે પુનરાવર્તિત કરવામાં આવી હતી જ્યાં સુધી પ્રાયોગિક માપન ભાગને સમાપ્ત કરવા માટે xmax પ્રાપ્ત ન થાય. ડેટા વિશ્લેષણ ભાગ માટે, પ્રથમ, સી (એક્સ) ની ગણતરી માપેલા (ક્યૂ, વી) માં રેખીય ભાગના ઢોળાવમાંથી તેને બિન-વિભાજન ભાગ તરીકે ધ્યાનમાં લઈને કરવામાં આવી હતી. અને પછી, પ્રથમ વળાંક બિંદુ (Qb (x), Vb (x)) ને R2 મૂલ્ય પર રેખીય રીતે સી (x) ફિટિંગ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવ્યું હતું, જેને થ્રેશોલ્ડ બ્રેકડાઉન પોઇન્ટ માનવામાં આવતું હતું. છેવટે, કોઈપણ x ω [0, xmax] માટે, તમામ (Qb (x), Vb (x)) ને (QSC (x)-Qb (x), Vb (x)) માં TENG ના EEM ની ગણતરી કરવા માટે V-Q ચક્રમાં આલેખિત વિરામ બિંદુઓ તરીકે સ્થાનાંતરિત કરી શકાય છે. ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક બ્રેકડાઉન પર આધારિત ડાયરેક્ટ કરંટ ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર ડાયરેક્ટ કરંટ ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર (ડીસી-ટીઇએનજી) એ એક નવા પ્રકારનું ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર છે જે યાંત્રિક ઊર્જાની લણણી કરી શકે છે અને ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક અસર અને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક બ્રેકડાઉન અસરના સંયોજન દ્વારા તેને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે. પ્રમાણભૂત એસી આઉટપુટ સિગ્નલ ધરાવતા ઉપરોક્ત પરંપરાગત ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર્સથી અલગ, જેમાં સિગ્નલ ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક ઇફેક્ટ અને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક ઇન્ડક્શન ઇફેક્ટના સંયોજન દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે, ડીસી-ટીઇએનજી બાહ્ય સર્કિટમાં એક દિશા પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરે છે અને ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોને ચલાવી શકે છે અને ઊર્જા સંગ્રહ ઉપકરણોને સીધા જ ચાર્જ કરી શકે છે. જ્યારે ડાયરેક્ટ કરંટ ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરને રોટરી માળખામાં બનાવવામાં આવે છે, ત્યારે તે સતત સ્થિર પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરશે, જેનો ઉપયોગ બાહ્ય ભાર પ્રતિકારની વિશાળ શ્રેણી પર સતત વર્તમાન વીજ પુરવઠો તરીકે થઈ શકે છે. આ નવા પ્રકારના ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરની શોધ સૌપ્રથમ પ્રોફેસરો દ્વારા કરવામાં આવી હતી. 2019 માં બેઇજિંગ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ નેનોએનર્જી એન્ડ નેનોસિસ્ટમ્સ ખાતે ઝોંગ લિન વાંગ અને જી વાંગ જૂથ. યાંત્રિક ઊર્જાને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરવાના ઉપકરણ તરીકે, આ નવા પ્રકારના ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરનો ઉપયોગ માઇક્રો/નેનો પાવર સ્ત્રોતો અથવા સ્વ-શક્તિ સંવેદના પ્રણાલીઓમાં થઈ શકે છે. મિકેનિઝમ ડાયરેક્ટ કરંટ ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરની કાર્યકારી પદ્ધતિ એ સંપર્ક વિદ્યુતીકરણ અને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક બ્રેકડાઉન અસરો વચ્ચેનું જોડાણ છે. તેનું પરંપરાગત માળખું એકદમ સરળ છે, જેમાં ઘર્ષણ ઇલેક્ટ્રોડનો સમાવેશ થાય છે જેનો ઉપયોગ ઘર્ષણ સ્તર સાથે સંપર્ક વિદ્યુતીકરણ માટે થાય છે અને ચાર્જ-એકત્રિત ઇલેક્ટ્રોડ જે સ્થિરવિદ્યુત વિભાજન દ્વારા રચાયેલા ચાર્જને એકત્રિત કરે છે. સ્લાઇડિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, ઘર્ષણ ઇલેક્ટ્રોડ ઘર્ષણ સ્તરનો સંપર્ક કરે છે, પરિણામે ઘર્ષણ ઇલેક્ટ્રોડ પર હકારાત્મક ચાર્જ અને સંપર્ક વિદ્યુતીકરણને કારણે ઘર્ષણ સ્તર પર નકારાત્મક ચાર્જ થાય છે. ઘર્ષણ સ્તર પર ચાર્જના અસ્તિત્વને કારણે, ઉપકરણ વધુ સરકતા હોવાથી, ચાર્જ એકત્રિત કરતા ઇલેક્ટ્રોડ અને ઘર્ષણ સ્તર વચ્ચેનું અંતર એક મજબૂત વિદ્યુત ક્ષેત્ર બનાવશે, જે અંતરમાં હવાના ભંગાણ તરફ દોરી જશે અને જો વિદ્યુત ક્ષેત્ર પૂરતું મજબૂત હોય તો બાહ્ય સર્કિટમાં સીધો પ્રવાહ પેદા કરશે. જ્યારે ડાયરેક્ટ કરંટ ટ્રાઇબોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર ઉપકરણ ઘર્ષણ સ્તરની ફિલ્મના અંત સુધી સ્લાઇડ કરે છે, ત્યારે એર બ્રેકડાઉન પ્રક્રિયા બંધ થઈ જશે. પાયરોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર એ ઊર્જા-લણણીનું ઉપકરણ છે જે નેનો-સ્ટ્રક્ચર્ડ પાયરોઇલેક્ટ્રિક સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને બાહ્ય થર્મલ ઊર્જાને વિદ્યુત ઊર્જામાં રૂપાંતરિત કરે છે. સામાન્ય રીતે, લણણીની થર્મોઇલેક્ટ્રિક ઊર્જા મુખ્યત્વે સીબેક અસર પર આધાર રાખે છે, જે ચાર્જ વાહકોના પ્રસારને ચલાવવા માટે ઉપકરણના બે છેડા વચ્ચેના તાપમાનના તફાવતનો ઉપયોગ કરે છે. જો કે, એવા વાતાવરણમાં જ્યાં તાપમાન ઢાળ વિના અવકાશી રીતે સમાન હોય છે, જેમ કે બહારના ભાગમાં, સીબેક અસરનો ઉપયોગ સમય-આધારિત તાપમાનના વધઘટમાંથી ઉષ્મીય ઊર્જા મેળવવા માટે કરી શકાતો નથી. આ કિસ્સામાં, પાયરોઇલેક્ટ્રિક અસર પસંદગી હોવી જોઈએ, જે તાપમાનમાં વધઘટના પરિણામે ચોક્કસ અનિસોટ્રોપિક ઘન પદાર્થોમાં સ્વયંસ્ફુરિત ધ્રુવીકરણ વિશે છે. પ્રથમ પાયરોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર પ્રોફેસર ઝોંગ લિન વાંગ દ્વારા 2012 માં જ્યોર્જિયા ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનોલોજી ખાતે રજૂ કરવામાં આવ્યું હતું. નકામી ગરમી ઊર્જાની લણણી કરીને, આ નવા પ્રકારના નેનોજનરેટરમાં વાયરલેસ સેન્સર, તાપમાન ઇમેજિંગ, તબીબી નિદાન અને વ્યક્તિગત ઇલેક્ટ્રોનિક્સ જેવા સંભવિત ઉપયોગો છે. મિકેનિઝમ પાયરોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરના કાર્યકારી સિદ્ધાંતને બે અલગ અલગ કિસ્સાઓમાં સમજાવવામાં આવશેઃ પ્રાથમિક પાયરોઇલેક્ટ્રિક અસર અને ગૌણ પાયરોઇલેક્ટ્રિક અસર. પ્રથમ કેસ માટેના કાર્યકારી સિદ્ધાંતને પ્રાથમિક પાયરોઇલેક્ટ્રિક અસર દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે, જે તાણ-મુક્ત કેસમાં ઉત્પન્ન થતા ચાર્જનું વર્ણન કરે છે. પ્રાથમિક પાયરોઇલેક્ટ્રિક અસર પીઝેડટી, બીટીઓ અને કેટલીક અન્ય ફેરોઇલેક્ટ્રિક સામગ્રીમાં પાયરોઇલેક્ટ્રિક પ્રતિભાવ પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે. આ પદ્ધતિ તેના સંતુલન અક્ષની આસપાસ વિદ્યુત દ્વિધ્રુવના ઉષ્મીય પ્રેરિત અનિયમિત ધ્રુજારી પર આધારિત છે, જેની તીવ્રતા વધતા તાપમાન સાથે વધે છે. ઓરડાના તાપમાને થર્મલ વધઘટને કારણે, વિદ્યુત દ્વિધ્રુવ તેમના સંબંધિત સંરેખિત અક્ષોથી એક ડિગ્રીની અંદર અવ્યવસ્થિત રીતે દોલન કરશે. નિશ્ચિત તાપમાન હેઠળ, વિદ્યુત દ્વિધ્રુવમાંથી સ્વયંસ્ફુરિત ધ્રુવીકરણની કુલ સરેરાશ શક્તિ સ્થિર રહે છે, જેના પરિણામે પાયરોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરમાંથી કોઈ ઉત્પાદન થતું નથી. જો આપણે નેનોજનરેટરમાં ઓરડાના તાપમાનથી ઊંચા તાપમાનમાં તાપમાનમાં ફેરફાર લાગુ કરીએ, તો તાપમાનમાં વધારો થવાથી વિદ્યુત દ્વિધ્રુવ તેમના સંબંધિત સંરેખિત અક્ષોની આસપાસ ફેલાવાની મોટી માત્રામાં દોલન કરશે. દોલન ખૂણાઓના ફેલાવાને કારણે કુલ સરેરાશ સ્વયંસ્ફુરિત ધ્રુવીકરણ ઘટે છે. આમ ઇલેક્ટ્રોડ્સમાં પ્રેરિત ચાર્જનું પ્રમાણ ઘટે છે, જેના પરિણામે ઇલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ થાય છે. જો નેનોજનરેટરને ગરમ કરવાને બદલે ઠંડુ કરવામાં આવે, તો સ્વયંસ્ફુરિત ધ્રુવીકરણમાં વધારો થશે કારણ કે વિદ્યુત દ્વિધ્રુવ નીચા થર્મલ પ્રવૃત્તિને કારણે ફેલાવાના નાના ખૂણામાં દોલન કરે છે. ધ્રુવીકરણની કુલ તીવ્રતામાં વધારો થાય છે, અને ઇલેક્ટ્રોડ્સમાં પ્રેરિત ચાર્જની માત્રામાં પણ વધારો થાય છે. પછી ઇલેક્ટ્રોન વિરુદ્ધ દિશામાં વહેશે. બીજા કિસ્સામાં, પ્રાપ્ત પાયરોઇલેક્ટ્રિક પ્રતિક્રિયાને ગૌણ પાયરોઇલેક્ટ્રિક અસર દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે, જે થર્મલ વિસ્તરણ દ્વારા પ્રેરિત તાણ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા ચાર્જનું વર્ણન કરે છે. ગૌણ પાયરોઇલેક્ટ્રિક અસર ZnO, CdS અને કેટલીક અન્ય વુર્ઝાઇટ-પ્રકારની સામગ્રીમાં પાયરોઇલેક્ટ્રિક પ્રતિભાવ પર પ્રભુત્વ ધરાવે છે. થર્મલ વિકૃતિ સમગ્ર સામગ્રીમાં પીઝોઇલેક્ટ્રિક સંભવિત તફાવતને પ્રેરિત કરી શકે છે, જે બાહ્ય સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રોનને વહેવા માટે પ્રેરિત કરી શકે છે. નેનોજનરેટરનું ઉત્પાદન પીઝોઇલેક્ટ્રિક ગુણાંક અને સામગ્રીની થર્મલ વિકૃતિ સાથે સંકળાયેલું છે. પાયરોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર્સનો આઉટપુટ કરંટ I સમીકરણ I = pA (dT/dt) દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે, જ્યાં p એ પાયરોઇલેક્ટ્રિક ગુણાંક છે, A એ NG નું અસરકારક ક્ષેત્ર છે, અને dT/dt એ તાપમાનમાં ફેરફારનો દર છે. એપ્લિકેશન્સ પાયરોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર્સ વિવિધ એપ્લિકેશનો માટે લાગુ થવાની અપેક્ષા છે જ્યાં સમય-આધારિત તાપમાનમાં વધઘટ અસ્તિત્વમાં છે. પાયરોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરની શક્ય એપ્લિકેશનોમાંથી એક સક્રિય સેન્સર તરીકે છે, જે બેટરી વિના કામ કરી શકે છે. પ્રોફેસર ઝોંગ લિન વાંગના જૂથ દ્વારા 2012 માં તાપમાનમાં ફેરફાર શોધવા માટે સ્વ-સંચાલિત તાપમાન સેન્સર તરીકે પાયરોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટરનો ઉપયોગ કરીને એક ઉદાહરણ રજૂ કરવામાં આવ્યું છે, જ્યાં સેન્સરનો પ્રતિસાદ સમય અને રીસેટ સમય અનુક્રમે લગભગ 0.9 અને 3 સેકન્ડ છે. સામાન્ય રીતે, પાયરોઇલેક્ટ્રિક નેનોજનરેટર ઉચ્ચ આઉટપુટ વોલ્ટેજ આપે છે, પરંતુ આઉટપુટ કરંટ ઓછો હોય છે. તેનો ઉપયોગ માત્ર સંભવિત ઉર્જા સ્ત્રોત તરીકે જ નહીં પરંતુ તાપમાનની વિવિધતાને માપવા માટે સક્રિય સેન્સર તરીકે પણ થઈ શકે છે. બેટરી (વીજળી) ઇલેક્ટ્રિકલ જનરેટર માઇક્રો ઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ સિસ્ટમ્સ માઇક્રોપાવર નેનોઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ સિસ્ટમ્સ સ્માર્ટડસ્ટ સ્માર્ટ વેરેબલ સિસ્ટમ્સ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ જ્યોર્જિયા ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનોલોજી ખાતે પ્રોફેસર ઝેડ. એલ. વાંગનું નેનો રિસર્ચ ગ્રુપ નેનો ઇલેક્ટ્રોનિક સાયન્સ એન્ડ એન્જિનિયરિંગ લેબોરેટરી (એનઇએસઇએલ) સુંગક્યુંકવાન યુનિવર્સિટી (એસકેકેયુ) ખાતે યુનિવર્સિટી ઓફ ઇલિનોઇસ ખાતે નેનોસ્કેલ મિકેનિક્સ અને ફિઝિક્સ માટે લેબોરેટરી, યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયા, બર્કલે ખાતે અર્બાના-શેમ્પેઇન LINLAB સેમસંગ એડવાન્સ્ડ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ ટેકનોલોજી એન્જિન્સ માઇક્રોટેકનોલોજી નેનોઇલેક્ટ્રોનિક્સ