Nanogenerator
एक नैनोजनरेटर एक छोटा उपकरण है जो यांत्रिक या तापीय ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करता है। यह एक ऊर्जा संचयन उपकरण है जहां बाहरी स्रोतों (जैसे, सौर ऊर्जा, तापीय ऊर्जा, पवन ऊर्जा, लवणता प्रवणता और गतिज ऊर्जा) से ऊर्जा, जिसे परिवेशी ऊर्जा के रूप में भी जाना जाता है, को छोटे, वायरलेस स्वायत्त उपकरणों जैसे पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स, स्थिति निगरानी और वायरलेस संवेदक नेटवर्क में उपयोग के लिए बिजली में परिवर्तित किया जाता है। ऊर्जा कटाई यंत्र आमतौर पर कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए बहुत कम मात्रा में बिजली प्रदान करते हैं। जबकि कुछ बड़े पैमाने पर ऊर्जा उत्पादन के लिए निवेश ईंधन पर संसाधनों (तेल, कोयला, आदि) की लागत आती है। ), ऊर्जा कटाई के लिए ऊर्जा स्रोत एक परिवेशी पृष्ठभूमि के रूप में मौजूद है। उदाहरण के लिए, एक दहन इंजन के संचालन से तापमान प्रवणता मौजूद होती है, और शहरी क्षेत्रों में, रेडियो और टेलीविजन प्रसारण के कारण पर्यावरण में बड़ी मात्रा में विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा होती है, और चलने के दौरान कंपन से ऊर्जा प्राप्त की जा सकती है। नैनोजनरेटर के तीन वर्ग हैंः पीजोइलेक्ट्रिक, ट्राइबोइलेक्ट्रिक, जो दोनों यांत्रिक ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करते हैं, और पायरोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर, जो गर्मी ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करते हैं। पीजोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर एक पीजोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर 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। इसका उपयोग आम तौर पर नैनो-स्केल्ड पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री का उपयोग करने वाले गतिज ऊर्जा संचयन उपकरणों को इंगित करने के लिए किया जाता है, जैसे कि पतली-फिल्म थोक ध्वनिक अनुनादकों में। तंत्र नैनोजनरेटर के कार्य सिद्धांत को दो अलग-अलग मामलों में समझाया जाएगाः नैनोवायर के अक्ष के लंबवत और समानांतर लगाया गया बल। पहले मामले के लिए कार्य सिद्धांत को एक ऊर्ध्वाधर रूप से उगाए गए नैनोवायर द्वारा एक पार्श्व रूप से चलती नोक के अधीन समझाया गया है। जब एक पीजोइलेक्ट्रिक संरचना चलती नोक के बाहरी बल के अधीन होती है, तो पूरी संरचना में विरूपण होता है। पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव नैनोस्ट्रक्चर के अंदर एक विद्युत क्षेत्र बनाएगा; सकारात्मक तनाव के साथ फैला हुआ भाग सकारात्मक विद्युत क्षमता प्रदर्शित करेगा, जबकि नकारात्मक तनाव के साथ संपीड़ित भाग नकारात्मक विद्युत क्षमता दिखाएगा। यह उनकी क्रिस्टलीय संरचना में आयनों के संबंध में धनायनों के सापेक्ष विस्थापन के कारण होता है। नतीजतन, नैनोवायर की नोक की सतह पर एक विद्युत क्षमता वितरण होगा, जबकि नैनोवायर का निचला भाग तटस्थ हो जाता है क्योंकि यह जमीन पर है। नैनोवायर में उत्पन्न अधिकतम वोल्टेज की गणना निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके की जा सकती हैः जहां κ0 निर्वात में पारगम्यता है, κ परावैद्युत स्थिरांक है, e33, e15 और e31 पीजोइलेक्ट्रिक गुणांक हैं, ν पॉइसन अनुपात है, a नैनोवायर की त्रिज्या है, l नैनोवायर की लंबाई है, और νmax नैनोवायर के सिरे का अधिकतम विक्षेपण है। विद्युत संपर्क नोक की सतह पर आवेश को बाहर निकालने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। काउंटर इलेक्ट्रोड और नैनोवायर की नोक के बीच स्कॉटकी संपर्क बनाया जाना चाहिए क्योंकि ओहमिक संपर्क नोक पर उत्पन्न विद्युत क्षेत्र को बेअसर कर देगा। एक प्रभावी स्कॉटकी संपर्क बनाने के लिए, इलेक्ट्रॉन आत्मीयता (ई. ए.) काउंटर इलेक्ट्रोड की रचना करने वाले धातु के कार्य फलन (φ) से छोटी होनी चाहिए। 4. 5 eV के इलेक्ट्रॉन संबंध के साथ ZnO नैनोवायर के मामले में, Pt (φ = 6.1 eV) स्कॉटकी संपर्क के निर्माण के लिए एक उपयुक्त धातु है। स्कॉटकी संपर्क का निर्माण करके, जब काउंटर इलेक्ट्रोड नकारात्मक क्षमता वाले क्षेत्रों के संपर्क में होता है, तो इलेक्ट्रॉन नोक की सतह से काउंटर इलेक्ट्रोड में चले जाएंगे, जबकि जब यह सकारात्मक क्षमता वाले क्षेत्रों के संपर्क में होता है तो कोई धारा उत्पन्न नहीं होगी, एन-प्रकार अर्धचालक नैनोस्ट्रक्चर के मामले में (पी-प्रकार अर्धचालक संरचना विपरीत घटना को प्रदर्शित करेगी क्योंकि इस मामले में छेद गतिशील है)। दूसरे मामले के लिए, एक ऊर्ध्वाधर रूप से उगाए गए नैनोवायर के साथ एक मॉडल पर विचार किया जाता है जो इसके नीचे ओहमिक संपर्क और इसके शीर्ष पर स्कॉटकी संपर्क के बीच ढेर होता है। जब नैनोवायर की नोक की ओर बल लगाया जाता है, तो नैनोवायर में एक अक्षीय संपीड़ित बल उत्पन्न होता है। पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव के कारण, नैनोवायर के सिरे में एक नकारात्मक पीजोइलेक्ट्रिक क्षमता होगी, जिससे सिरे पर फर्मी स्तर बढ़ जाएगा। चूँकि इलेक्ट्रॉन तब बाहरी परिपथ के माध्यम से सिरे से नीचे तक प्रवाहित होंगे, इसलिए सिरे पर सकारात्मक विद्युत क्षमता उत्पन्न होगी। स्कॉटकी संपर्क इलेक्ट्रॉनों को इंटरफेस के माध्यम से ले जाने से रोकेगा, इसलिए नोक पर क्षमता को बनाए रखेगा। जैसे-जैसे बल हटा दिया जाता है, पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव कम हो जाता है, और सिरे पर सकारात्मक क्षमता को बेअसर करने के लिए इलेक्ट्रॉन वापस शीर्ष पर बहेंगे। दूसरा मामला एक वैकल्पिक वर्तमान उत्पादन संकेत उत्पन्न करेगा। ज्यामितीय विन्यास पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर के विन्यास के आधार पर, नैनोजनरेटर को 3 प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता हैः वी. आई. एन. जी., एल. आई. एन. जी. और एन. ई. जी.। फिर भी, एक विन्यास है जो उपरोक्त श्रेणियों में नहीं आता है, जैसा कि अन्य प्रकारों में कहा गया है। ऊर्ध्वाधर नैनोवायर एकीकृत नैनोजनरेटर (वी. आई. एन. जी.)। वी. आई. एन. जी. एक त्रि-आयामी विन्यास है जिसमें 3 परतों का एक ढेर होता है, जो आधार इलेक्ट्रोड, ऊर्ध्वाधर रूप से विकसित पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर और काउंटर इलेक्ट्रोड हैं। पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर को आमतौर पर आधार इलेक्ट्रोड पर उगाया जाता है, जिसे फिर काउंटर इलेक्ट्रोड के साथ पूर्ण या आंशिक यांत्रिक संपर्क में इसके सिरे के साथ एकीकृत किया जाता है। पहला वी. आई. एन. जी. 2007 में एक काउंटर इलेक्ट्रोड के साथ था जिसमें आवधिक सतह ग्रेटिंग एक चलती इलेक्ट्रोड के रूप में ए. एफ. एम. टिप की सरणियों से मिलती-जुलती थी। चूँकि काउंटर इलेक्ट्रोड पीजोइलेक्ट्रिक नैनोवायर की नोकों के साथ पूर्ण संपर्क में नहीं होता है, इसलिए बाहरी कंपन के कारण इसकी गति इन-प्लेन या आउट-ऑफ-प्लेन पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर के विरूपण को प्रेरित करती है, जिससे प्रत्येक व्यक्तिगत नैनोवायर के अंदर विद्युत क्षमता वितरण का उत्पादन होता है। काउंटर इलेक्ट्रोड को धातु के साथ लेपित किया जाता है, जिससे नैनोवायर की नोक के साथ एक स्कोटकी संपर्क बनता है, जहां केवल पीजोइलेक्ट्रिक नैनोवायर का संपीड़ित हिस्सा संचित इलेक्ट्रॉनों को इसके सिरे और काउंटर इलेक्ट्रोड के बीच की बाधा से गुजरने की अनुमति देगा, एन-प्रकार नैनोवायर के मामले में। इस विन्यास की स्विच-ऑन और-ऑफ विशेषता बाहरी रेक्टिफायर के लिए किसी भी आवश्यकता के बिना प्रत्यक्ष धारा उत्पन्न करने की इसकी क्षमता को दर्शाती है। आंशिक संपर्क के साथ वी. आई. एन. जी में, काउंटर इलेक्ट्रोड की ज्यामिति एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। फ्लैट काउंटर इलेक्ट्रोड पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर के पर्याप्त विरूपण को प्रेरित नहीं करेगा, विशेष रूप से जब काउंटर इलेक्ट्रोड इन-प्लेन मोड में चलता है। ए. एफ. एम. युक्तियों की सरणी से मिलती-जुलती बुनियादी ज्यामिति के बाद, काउंटर इलेक्ट्रोड के आसान विकास के लिए कुछ अन्य दृष्टिकोणों का पालन किया गया है। प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह ने ZnO नैनोरोड से बने काउंटर इलेक्ट्रोड उत्पन्न किए हैं, जो ZnO नैनोवायर सरणियों को संश्लेषित करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक समान तकनीक का उपयोग करते हैं। सुंगक्युंकवान विश्वविद्यालय (एसकेकेयू) में प्रोफेसर सांग-वू किम के समूह और दक्षिण कोरिया में सैमसंग एडवांस्ड इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (एसएआईटी) में डॉ. जे-यंग चोई के समूह ने एनोडाइज्ड एल्यूमीनियम और इलेक्ट्रोप्लेटिंग तकनीक को मिलाकर एक कटोरी के आकार का पारदर्शी काउंटर इलेक्ट्रोड पेश किया। उन्होंने लचीले सब्सट्रेट पर नेटवर्क वाले एकल-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब (एस. डब्ल्यू. एन. टी.) का उपयोग करके अन्य प्रकार के काउंटर इलेक्ट्रोड भी विकसित किए हैं, जो न केवल ऊर्जा रूपांतरण के लिए प्रभावी है, बल्कि पारदर्शी भी है। दूसरे प्रकार के वी. आई. एन. जी. का भी सुझाव दिया गया है। जबकि यह उपरोक्त के समान ज्यामितीय विन्यास साझा करता है, इस तरह के वी. आई. एन. जी. में नैनोवायर और काउंटर इलेक्ट्रोड की नोकों के बीच पूर्ण यांत्रिक संपर्क होता है। पार्श्व नैनोवायर एकीकृत नैनोजनरेटर (एल. आई. एन. जी.)। एल. आई. एन. जी. एक द्वि-आयामी विन्यास है जिसमें तीन भाग होते हैंः आधार इलेक्ट्रोड, पार्श्व रूप से विकसित पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर और स्कोटकी संपर्क के लिए धातु इलेक्ट्रोड। ज्यादातर मामलों में, सब्सट्रेट फिल्म की मोटाई पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर के व्यास की तुलना में बहुत मोटी होती है, इसलिए व्यक्तिगत नैनोस्ट्रक्चर एक शुद्ध तन्यता तनाव के अधीन होता है। एक एल. आई. एन. जी. एकल तार जनित्र (एस. डब्ल्यू. जी.) का एक विस्तार है, जहाँ एक पार्श्व संरेखित नैनोवायर को लचीले सब्सट्रेट पर एकीकृत किया जाता है। एल. आई. एन. जी. एक एसी विद्युत संकेत उत्पन्न करता है। आउटपुट वोल्टेज में वृद्धि हुई, जिसके परिणामस्वरूप एकल सब्सट्रेट पर श्रृंखला में जुड़े एल. आई. एन. जी. की एक सरणी बनी, जिससे आउटपुट वोल्टेज का रचनात्मक जोड़ हुआ। इस तरह के विन्यास से बड़े पैमाने पर बिजली की सफाई के लिए एल. आई. एन. जी. के व्यावहारिक अनुप्रयोग हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, हवा या समुद्री लहरें। नैनोकम्पोजिट इलेक्ट्रिकल जनरेटर (एन. ई. जी.)। "एन. ई. जी". एक त्रि-आयामी विन्यास है जिसमें तीन मुख्य भाग होते हैंः धातु प्लेट इलेक्ट्रोड, ऊर्ध्वाधर रूप से विकसित पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर, और पॉलिमर मैट्रिक्स, जो पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर के बीच में भरता है। एन. ई. जी. की शुरुआत मोमेनी और अन्य लोगों द्वारा की गई थी। यह दिखाया गया कि एन. ई. जी. में मूल नैनोजनरेटर विन्यास की तुलना में उच्च दक्षता है, जिसमें एक जेड. एन. ओ. नैनोवायर को ए. एफ. एम. टिप द्वारा मोड़ दिया जाएगा। यह भी दिखाया गया है कि यह उच्च स्थिरता के साथ एक ऊर्जा स्रोत प्रदान करता है। अन्य प्रकार। एक कपड़े की तरह ज्यामितीय विन्यास का सुझाव दिया गया है जहां एक पीजोइलेक्ट्रिक नैनोवायर को दो माइक्रोफाइबर पर उनकी रेडियल दिशा में ऊर्ध्वाधर रूप से उगाया जाता है, और उन्हें एक नैनोजनरेटर बनाने के लिए जोड़ा जाता है। माइक्रोफाइबर में से एक को धातु के साथ लेपित किया जाता है ताकि एक स्कोटकी संपर्क बनाया जा सके, जो वी. आई. एन. जी. के लिए काउंटर इलेक्ट्रोड के रूप में काम करता है। जैसे-जैसे चल माइक्रोफाइबर को बढ़ाया जाता है, नैनोस्ट्रक्चर का विरूपण स्थिर माइक्रोफाइबर पर होता है, जिसके परिणामस्वरूप वोल्टेज उत्पन्न होता है। इसका कार्य सिद्धांत आंशिक यांत्रिक संपर्क वाले वी. आई. एन. जी. के समान है, इस प्रकार एक डी. सी. विद्युत संकेत उत्पन्न होता है। सामग्री नैनोजनरेटर के लिए अध्ययन की गई विभिन्न पीजोइलेक्ट्रिक सामग्रियों में से, अधिकांश शोध एक वर्ट्ज़ाइट संरचना वाली सामग्री पर केंद्रित हैं, जैसे कि ZnO, CdS और GaN। व्यक्तिगत नैनोवायर की पीजोइलेक्ट्रिसिटी को बढ़ाने के प्रयास से वर्टज़ाइट संरचनाओं पर आधारित अन्य पीजोइलेक्ट्रिक सामग्रियों का विकास भी हुआ। जॉर्जिया प्रौद्योगिकी संस्थान के प्रोफेसर झोंग लिन वांग ने पी-प्रकार ZnO नैनोवायर पेश किए। एन-प्रकार अर्धचालक नैनोस्ट्रक्चर के विपरीत, पी-प्रकार में गतिशील कण एक छेद है, इस प्रकार स्कोटकी व्यवहार एन-प्रकार के मामले से उलट जाता है; विद्युत संकेत नैनोस्ट्रक्चर के उस हिस्से से उत्पन्न होता है जहां छेद जमा होते हैं। इथास ने प्रायोगिक रूप से यह साबित किया है कि पी-प्रकार ZnOnanowirese उत्पादन संकेत उत्पन्न कर सकता है जो कि एन-प्रकार ZnOnanowirese से लगभग 10 गुना अधिक है। इस विचार से कि एक पेरोव्स्काइट संरचना वाली सामग्री को वर्टज़ाइट संरचना की तुलना में अधिक प्रभावी पीजोइलेक्ट्रिक विशेषताओं के लिए जाना जाता है, बेरियम टाइटनेट (बीएटीआईओ3) नैनोवायर का अध्ययन अर्बाना-शैंपेन में इलिनोइस विश्वविद्यालय के प्रोफेसर मिन-फेंग यू द्वारा भी किया गया है। आउटपुट संकेत एक समान ZnO नैनोवायर से 16 गुना अधिक पाया गया है। कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के प्रोफेसर लिवेई लिन ने सुझाव दिया है कि पी. वी. डी. एफ. को नैनोजनरेटर बनाने के लिए भी लागू किया जा सकता है। नैनोफाइबर को सीधे प्रक्रिया को नियंत्रित करने वाले सब्सट्रेट पर लिखा जा सकता है, और इस तकनीक को नैनोफाइबर पर आधारित स्व-संचालित वस्त्र बनाने के लिए लागू किए जाने की उम्मीद है। एस. यू. टी. डी. के शोधकर्ताओं ने एक सोल-जेल-सहायता प्राप्त दूर-क्षेत्र इलेक्ट्रोस्पिनिंग प्रक्रिया का उपयोग करके अल्ट्रा-लॉन्ग पोटेशियम नियोबेट (के. एन. बी. ओ. 3) नैनोफाइबर का सफल संश्लेषण प्रस्तुत किया और उनका उपयोग एक उच्च-उत्पादन वोल्टेज लचीले नैनोजनरेटर को विकसित करने के लिए किया। यह देखते हुए कि पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक एक पीजोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर के समग्र प्रदर्शन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, उपकरण दक्षता में सुधार के लिए एक और शोध दिशा एक बड़ी पीजोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया के साथ नई सामग्री खोजना है। लेड मैग्नीशियम नियोबेट-लेड टाइटेनेट (पी. एम. एन.-पी. टी.) एक अगली पीढ़ी की पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री है जिसमें एक अति-उच्च पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक होता है जब आदर्श संरचना और अभिविन्यास प्राप्त किया जाता है। 2012 में, एक बहुत ही उच्च पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक के साथ पीएमएन-पीटी नैनोवायर को एक हाइड्रोथर्मल दृष्टिकोण द्वारा निर्मित किया गया था और फिर एक ऊर्जा-संचयन उपकरण में इकट्ठा किया गया था। एकल-क्रिस्टल पी. एम. एन.-पी. टी. नैनोबेल्ट के निर्माण द्वारा रिकॉर्ड-उच्च पीजोइलेक्ट्रिक स्थिरांक में और सुधार किया गया था, जिसे तब पीजोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर के लिए आवश्यक निर्माण खंड के रूप में उपयोग किया गया था। 2010 तक रिपोर्ट की गई सामग्रियों की तुलना निम्नलिखित तालिका में दी गई है। अनुप्रयोग नैनोजनरेटरों द्वारा ऊर्जा संचयन का उपयोग सौर, पवन, तापीय, दबाव, मानव शक्ति, कंपन आदि जैसे कम उपयोग किए गए ऊर्जा स्रोतों पर किए जाने की उम्मीद है। स्व-संचालित नैनो/सूक्ष्म उपकरण। नैनो जनरेटरों के व्यवहार्य अनुप्रयोगों में से एक नैनो/सूक्ष्म उपकरणों के लिए एक स्वतंत्र या पूरक ऊर्जा स्रोत के रूप में है जो ऐसी स्थिति में अपेक्षाकृत कम ऊर्जा का उपभोग करते हैं जहां गतिज ऊर्जा की लगातार आपूर्ति की जाती है। एक उदाहरण प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह द्वारा 2010 में स्व-संचालित पी. एच. या यू. वी. संवेदक द्वारा संवेदक पर 20 ~ 40 एम. वी. के आउटपुट वोल्टेज के साथ एकीकृत वी. आई. एन. जी. द्वारा पेश किया गया था। फिर भी, नैनो/सूक्ष्म उपकरणों के संचालन के लिए परिवर्तित विद्युत ऊर्जा अपेक्षाकृत कम है; इसलिए, इसके अनुप्रयोग की सीमा अभी भी बैटरी के पूरक ऊर्जा स्रोत के रूप में सीमित है। सौर सेल या जैव रासायनिक ऊर्जा हार्वेस्टर जैसे अन्य प्रकार के ऊर्जा संचयन उपकरणों के साथ नैनोजनरेटर को मिलाकर सफलता की तलाश की जा रही है। इस दृष्टिकोण से उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त ऊर्जा स्रोत के विकास में योगदान करने की उम्मीद है जहां स्वतंत्र संचालन महत्वपूर्ण है, जैसे कि स्मार्टडस्ट। स्मार्ट पहनने योग्य प्रणालियाँ पीजोइलेक्ट्रिक फाइबर के साथ वस्त्रों से एकीकृत या निर्मित पोशाक 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 प्रणालियों से जुड़े स्वास्थ्य-निगरानी प्रणालियों जैसे पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की आपूर्ति के लिए लागू किया जा सकता है। वी. आई. एन. जी. जैसे नैनोजनरेटरों को भी मानव शरीर की चलने की गति को नियोजित करके जूते में आसानी से एकीकृत किया जा सकता है। इसी तरह का एक और अनुप्रयोग बिजली पैदा करने वाली कृत्रिम त्वचा है। प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह ने चलने वाले हैम्स्टर से जुड़े लचीले एस. डब्ल्यू. जी. से 100 एम. वी. तक का एसी वोल्टेज उत्पन्न करके संभावना दिखाई है। पारदर्शी और लचीले उपकरण। कुछ पीजोइलेक्ट्रिक नैनोस्ट्रक्चर विभिन्न प्रकार के सब्सट्रेट पर बनाए जा सकते हैं, जैसे कि लचीले और पारदर्शी कार्बनिक सब्सट्रेट। एसकेकेयू (प्रोफेसर सांग-वू किम के समूह) और एसएआईटी (डॉ. जे-यंग चोई के समूह) के शोध समूहों ने एक पारदर्शी और लचीला नैनो जनरेटर विकसित किया है जिसका उपयोग संभवतः स्व-संचालित स्पर्श संवेदक के लिए किया जा सकता है, और यह अनुमान है कि विकास को ऊर्जा-कुशल टच-स्क्रीन उपकरणों तक बढ़ाया जा सकता है। एक इंडियम-टिन-ऑक्साइड (आई. टी. ओ.) इलेक्ट्रोड को एक ग्राफीन परत के साथ प्रतिस्थापित करके उपकरण की पारदर्शिता और इसकी लागत-प्रभावशीलता को बढ़ाने के लिए उनके शोध का ध्यान बढ़ाया जा रहा है। प्रत्यारोपण योग्य टेलीमेट्रिक ऊर्जा रिसीवर। जेडएनओ नैनोवायर पर आधारित नैनोजनरेटर को प्रत्यारोपण योग्य उपकरणों पर लागू किया जा सकता है क्योंकि जेडएनओ न केवल जैव-संगत है, बल्कि जैविक सब्सट्रेट पर भी संश्लेषित किया जा सकता है, जिससे समग्र रूप से नैनोजनरेटर जैव-संगत हो जाता है। नैनोजनरेटर के साथ एकीकृत प्रत्यारोपण योग्य उपकरण 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। ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर अवलोकन एक ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर एक ऊर्जा-संचयन उपकरण है जो ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव का उपयोग करके यांत्रिक ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करता है। उन्हें पहली बार 2012 में जॉर्जिया प्रौद्योगिकी संस्थान में प्रो. झोंग लिन वांग के समूह में प्रदर्शित किया गया था। दो पतली कार्बनिक या अकार्बनिक फिल्मों के बीच आवेश हस्तांतरण और क्षमता को संतुलित करने के लिए फिल्म के पीछे की ओर से जुड़े दो इलेक्ट्रोड के बीच इलेक्ट्रॉन प्रवाह द्वारा एक क्षमता बनाई जाती है। जनवरी 2012 में TENG की पहली रिपोर्ट के बाद से, TENG के उत्पादन शक्ति घनत्व में सुधार हुआ है, जो 313 W/m2 तक पहुंच गया है, आयतन घनत्व 490 kW/m3 तक पहुंच गया है, और ~60%-72% की रूपांतरण क्षमता का प्रदर्शन किया गया है। इस नई ऊर्जा प्रौद्योगिकी के कई अन्य लाभ भी हैं, जैसे कि विनिर्माण और निर्माण में कम लागत, मजबूती और विश्वसनीयता और पर्यावरण के अनुकूलता। ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर को सभी प्रकार की यांत्रिक ऊर्जा प्राप्त करने के लिए लागू किया जा सकता है, जैसे कि मानव गति, चलना, कंपन, यांत्रिक ट्रिगर, घूर्णन टायर, हवा, बहता पानी, और बहुत कुछ। क्लेमसन विश्वविद्यालय में रामकृष्ण पोडिला के समूह ने पहले सही मायने में वायरलेस ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर का प्रदर्शन किया, जो किसी भी बाहरी प्रवर्धन या बूस्टर की आवश्यकता के बिना ऊर्जा भंडारण उपकरणों (जैसे, बैटरी और संधारित्र) को चार्ज करने में सक्षम थे। ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर में तीन बुनियादी संचालन मोड हैंः ऊर्ध्वाधर संपर्क-विभाजन मोड, इन-प्लेन स्लाइडिंग मोड और एकल-इलेक्ट्रोड मोड। इनकी अलग-अलग विशेषताएँ हैं और ये विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। बुनियादी तरीके और तंत्र ऊर्ध्वाधर संपर्क-पृथक्करण मोड ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर के कार्य तंत्र को दो शीट्स की आंतरिक सतहों पर विपरीत ट्राइबोइलेक्ट्रिक चार्ज के चक्रीय पृथक्करण और पुनः संपर्क से प्रेरित संभावित अंतर के आवधिक परिवर्तन के रूप में वर्णित किया जा सकता है। जब उपकरण को मोड़ने या दबाने के लिए एक यांत्रिक आंदोलन लागू किया जाता है, तो दो चादरों की आंतरिक सतह निकट संपर्क में आ जाएगी, और आवेश हस्तांतरण शुरू हो जाएगा, जिससे सतह के एक तरफ सकारात्मक आवेश और दूसरे पर नकारात्मक आवेश रह जाएगा। जब विरूपण जारी किया जाता है, तो विपरीत आवेश वाली दो सतहें स्वचालित रूप से अलग हो जाएंगी, ताकि ये विपरीत ट्राइबोइलेक्ट्रिक आवेश एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करें और ऊपर और नीचे के इलेक्ट्रोड में एक संभावित अंतर पैदा करें। इस संभावित अंतर की जांच करने के लिए, इलेक्ट्रॉन बाहरी भार के माध्यम से एक इलेक्ट्रोड से दूसरे में प्रवाहित होंगे। इस प्रक्रिया में उत्पन्न बिजली तब तक जारी रहेगी जब तक कि दोनों इलेक्ट्रोड की क्षमता समान नहीं हो जाती। इसके बाद, जब दोनों शीट्स को फिर से एक-दूसरे की ओर दबाया जाता है, तो ट्राइबोइलेक्ट्रिक-चार्ज-प्रेरित संभावित अंतर शून्य तक कम होना शुरू हो जाएगा, ताकि स्थानांतरित चार्ज बाहरी भार के माध्यम से विपरीत दिशा में एक और करंट पल्स उत्पन्न करने के लिए वापस प्रवाहित हो जाएं। जब यह आवधिक यांत्रिक विकृति बनी रहती है, तो प्रत्यावर्ती धारा (एसी) संकेत लगातार उत्पन्न होते रहेंगे। जहाँ तक संपर्क में आने वाली और ट्राइबोइलेक्ट्रिक चार्ज उत्पन्न करने वाली सामग्रियों की जोड़ी की बात है, उनमें से कम से कम एक इंसुलेटर होना चाहिए ताकि ट्राइबोइलेक्ट्रिक चार्ज को दूर नहीं किया जा सके, लेकिन शीट की आंतरिक सतह पर बना रहे। फिर, ये स्थिर ट्राइबोइलेक्ट्रिक चार्ज आवधिक दूरी परिवर्तन के तहत बाहरी भार में एसी बिजली के प्रवाह को प्रेरित कर सकते हैं। पार्श्व स्लाइडिंग मोड दो बुनियादी घर्षण प्रक्रियाएँ हैंः सामान्य संपर्क और पार्श्व स्लाइडिंग। एक टी. ई. एन. जी. को पार्श्व दिशा में दो सतहों के बीच इन-प्लेन स्लाइडिंग के आधार पर डिज़ाइन किया गया है। स्लाइडिंग से ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन के साथ, दो सतहों के बीच संपर्क क्षेत्र में एक आवधिक परिवर्तन चार्ज केंद्रों के पार्श्व पृथक्करण की ओर ले जाता है, जो बाहरी भार में इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को चलाने वाले वोल्टेज का निर्माण करता है। मापा गया करी उस दर से निर्धारित किया जाता है जिस पर दोनों प्लेटों को अलग किया जा रहा है। इसके बाद, जब शीर्ष प्लेट को पीछे की ओर खिसकाने के लिए वापस किया जाता है, तो अलग किए गए आवेश फिर से संपर्क में आने लगते हैं, लेकिन बहुलक पदार्थों की अवरोधक प्रकृति के कारण कोई विनाश नहीं होता है। इलेक्ट्रोड पर अनावश्यक स्थानांतरित प्रभार विद्युतस्थैतिक संतुलन बनाए रखने के लिए संपर्क क्षेत्र में वृद्धि के साथ बाहरी भार के माध्यम से वापस प्रवाहित होंगे। यह स्लाइडिंग के दूसरे आधे चक्र के साथ-साथ निचले इलेक्ट्रोड से शीर्ष इलेक्ट्रोड तक वर्तमान प्रवाह में योगदान देगा। एक बार जब दोनों प्लेटें अतिव्यापी स्थिति में पहुंच जाती हैं, तो आवेशित सतह फिर से पूर्ण संपर्क में आ जाती हैं। इलेक्ट्रोड पर कोई स्थानांतरित शुल्क नहीं बचेगा, और उपकरण पहली स्थिति में लौट आएगा। इस पूरे चक्र में, बाहर की ओर और अंदर की ओर खिसकने की प्रक्रियाएं सममित होती हैं, इसलिए सममित प्रत्यावर्ती धारा शिखरों की एक जोड़ी की उम्मीद की जानी चाहिए। इन-प्लेन चार्ज सेपरेशन का तंत्र या तो दो प्लेटों के बीच एक-दिशात्मक स्लाइडिंग में या रोटेशन मोड में काम कर सकता है। स्लाइडिंग मोड में, स्लाइडिंग सतहों पर रैखिक ग्रेटिंग या गोलाकार विभाजन शुरू करना ऊर्जा संचयन के लिए एक अत्यंत कुशल साधन है। इस तरह की संरचनाओं के साथ, दो पैटर्न वाली ट्राइबोइलेक्ट्रिक सतहें टी. ई. एन. जी. की पूरी लंबाई के बजाय केवल एक ग्रेटिंग इकाई की लंबाई के विस्थापन के माध्यम से पूरी तरह से बेमेल स्थिति में आ सकती हैं, जो प्रेरित आवेशों की परिवहन दक्षता को नाटकीय रूप से बढ़ाती है। एकल-इलेक्ट्रोड मोड एक एकल-इलेक्ट्रोड-आधारित ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर को कुछ अनुप्रयोगों के लिए अधिक व्यावहारिक और व्यवहार्य डिजाइन के रूप में पेश किया गया है, जैसे कि उंगलियों की नोक पर चलने वाले ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर। एकल-इलेक्ट्रोड टी. ई. एन. जी. के कार्य सिद्धांत को आकृति में संपर्क विद्युतीकरण और स्थिरविद्युत प्रेरण के संयोजन द्वारा योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है। मूल स्थिति में, त्वचा और पी. डी. एम. एस. की सतह पूरी तरह से एक दूसरे से संपर्क करती हैं, जिसके परिणामस्वरूप उनके बीच आवेश हस्तांतरण होता है। ट्राइबोइलेक्ट्रिक श्रृंखला के अनुसार, इलेक्ट्रॉनों को त्वचा से पी. डी. एम. एस. में इंजेक्ट किया गया था क्योंकि पी. डी. एम. एस. त्वचा की तुलना में ट्राइबोइलेक्ट्रिक रूप से अधिक नकारात्मक है, जो एक संपर्क विद्युतीकरण प्रक्रिया है। विपरीत ध्रुवीयताओं के साथ उत्पादित ट्राइबोइलेक्ट्रिक आवेश पूरी तरह से संतुलित या जांच किए जाते हैं, जिससे बाहरी परिपथ में कोई इलेक्ट्रॉन प्रवाह नहीं होता है। एक बार पी. डी. एम. एस. और त्वचा के बीच सापेक्ष अलगाव हो जाने के बाद, इन ट्राइबोइलेक्ट्रिक शुल्कों की भरपाई नहीं की जा सकती है। पी. डी. एम. एस. की सतह पर ऋणात्मक आवेश आई. टी. ओ. इलेक्ट्रोड पर धनात्मक आवेश को प्रेरित कर सकते हैं, जिससे मुक्त इलेक्ट्रॉन आई. टी. ओ. इलेक्ट्रोड से जमीन पर प्रवाहित हो सकते हैं। यह इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण प्रक्रिया एक आउटपुट वोल्टेज या वर्तमान संकेत दे सकती है यदि स्पर्श करने वाली त्वचा और नीचे पी. डी. एम. एस. के बीच की दूरी पी. डी. एम. एस. फिल्म के आकार के बराबर है। जब पी. डी. एम. एस. पर नकारात्मक ट्राइबोइलेक्ट्रिक आवेशों को पी. डी. एम. एस. और त्वचा के बीच अलगाव की दूरी को बढ़ाकर आई. टी. ओ. इलेक्ट्रोड पर प्रेरित सकारात्मक आवेशों से पूरी तरह से जांचा जाता है, तो कोई उत्पादन संकेत नहीं देखा जा सकता है, जैसा कि सचित्र है। इसके अलावा, जब त्वचा को पी. डी. एम. एस. तक पहुँचने के लिए वापस किया जाता है, तो आई. टी. ओ. इलेक्ट्रोड पर प्रेरित सकारात्मक प्रभार कम हो जाते हैं, और इलेक्ट्रॉन जमीन से आई. टी. ओ. इलेक्ट्रोड तक तब तक प्रवाहित होंगे जब तक कि त्वचा और पी. डी. एम. एस. पूरी तरह से एक-दूसरे से संपर्क नहीं कर लेते, जिसके परिणामस्वरूप एक उल्टा आउटपुट वोल्टेज/करंट सिग्नल होता है। अनुप्रयोग टी. ई. एन. जी. ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन (आंतरिक परिपथ में) और इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण 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 अनुप्रयोग ऊर्जा संचयन है, जिसमें यांत्रिक ऊर्जा संचयन का विशेष लाभ है। दूसरा अनुप्रयोग एक स्व-संचालित सक्रिय संवेदक के रूप में काम करना है क्योंकि इसे चलाने के लिए बाहरी शक्ति स्रोत की आवश्यकता नहीं है। संचयन कंपन ऊर्जा संचयन कंपन ऊर्जा विशेष रूप से पूरक संतुलित ऊर्जा संचयन तकनीकों के संयोजन में मोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स को शक्ति प्रदान करने के लिए उपयोगी है। कंपन ऊर्जा की कटाई के लिए ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर के मौलिक सिद्धांतों पर आधारित विभिन्न तकनीकों का प्रदर्शन किया गया है। ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर के इस अनुप्रयोग को निम्नलिखित पहलुओं में प्रदर्शित किया गया हैः कैंटिलीवर-आधारित तकनीक यांत्रिक ऊर्जा की कटाई के लिए एक शास्त्रीय दृष्टिकोण है, विशेष रूप से एम. ई. एम. एस. के लिए। कंपन के दौरान ऊपर और नीचे की सतहों के साथ एक कैंटिलीवर की संपर्क सतह को डिजाइन करके, संपर्क-विभाजन मोड के आधार पर परिवेशी कंपन ऊर्जा प्राप्त करने के लिए टी. ई. एन. जी. का प्रदर्शन किया गया है। 2. एक बैकपैक से ऊर्जा प्राप्त करने के लिए, हमने एकीकृत समस्थानिक ग्रिडिंग के साथ एक तर्कसंगत रूप से डिज़ाइन किए गए TENG का प्रदर्शन किया, जिसने समानांतर रूप से जुड़ी संरचनात्मक रूप से गुणा की गई इकाई कोशिकाओं के कारण कुल वर्तमान उत्पादन में बहुत सुधार किया। 3. चार सहायक स्प्रिंग्स के उपयोग के साथ, दो ट्राइबोइलेक्ट्रिक सामग्रियों के बीच अनुनाद-प्रेरित संपर्क पृथक्करण के आधार पर एक हार्मोनिक अनुनाद-आधारित TENG बनाया गया है, जिसका उपयोग एक ऑटोमोबाइल, एक सोफे और एक डेस्क से कंपन ऊर्जा प्राप्त करने के लिए किया गया है। 4. हाल ही में, एक त्रि-आयामी ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर (3डी-टीईएनजी) को ऊर्ध्वाधर संपर्क-पृथक्करण मोड और इन-प्लेन स्लाइडिंग मोड के बीच संयोजन के संकरण मोड के आधार पर डिजाइन किया गया है। 36 अभिनव डिजाइन एक विस्तृत बैंडविड्थ पर कई दिशाओं में यादृच्छिक कंपन ऊर्जा की कटाई की सुविधा प्रदान करता है। 3-डी टी. ई. एन. जी. को दैनिक जीवन में कई स्थितियों के तहत, विशेष रूप से कम आवृत्तियों पर, परिवेशी कंपन ऊर्जा की कटाई के लिए डिज़ाइन किया गया है, इस प्रकार पर्यावरण और बुनियादी ढांचे की निगरानी, पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स चार्ज करने और चीजों के इंटरनेट में टी. ई. एन. जी. के अनुप्रयोगों को खोला जाता है। पर्यावरणीय ऊर्जा का संचयन एक ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर एक आदर्श ऊर्जा संचायक है जो पर्यावरण से विविध यांत्रिक ऊर्जाओं को एकत्र कर सकता है, विशेष रूप से हवा और पानी की लहरों जैसी कम आवृत्ति वाली यांत्रिक ऊर्जाओं को। 2013 में, झोंगलिन वांग के समूह ने पवन ऊर्जा की कटाई के लिए एक रोटरी ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर की सूचना दी। इसके बाद, परिवेशी ऊर्जा की कटाई के लिए विभिन्न प्रकार के ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर प्रस्तावित किए गए हैं, जैसे तरंग ऊर्जा एकत्र करने के लिए 3डी सर्पिल संरचना ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर, पानी और कठोर वातावरण में पूरी तरह से संलग्न ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर और पनबिजली की कटाई के लिए बहु-स्तरीय डिस्क नैनोजनरेटर। हालांकि, नैनोजनरेटर के काम करने वाले मॉडल की सीमाओं के कारण, ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर की परतों के बीच उत्पन्न घर्षण अनिवार्य रूप से ऊर्जा रूपांतरण दक्षता और उपकरण के स्थायित्व को कम कर देगा। यह दोष पर्यावरणीय ऊर्जा संग्रह के क्षेत्र में घर्षण नैनोजनरेटर के आगे के अनुप्रयोग में बाधा डालता है। झोंगलिन वांग के समूह ने "घर्षण" समस्या को दूर करने के लिए एक घर्षण रहित इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण नैनोजनरेटर परिसंचरण नेटवर्क बनाने की कोशिश की। उनके परीक्षणों में, इस घर्षण रहित स्थिरविद्युत प्रेरण नैनोजनरेटर ने उच्च ऊर्जा रूपांतरण दक्षता और उत्कृष्ट स्थायित्व का प्रदर्शन किया। ऐसे घर्षण रहित नैनोजनरेटरों से बने परिसंचरण नेटवर्क का उपयोग जल तरंग ऊर्जा प्राप्त करने और कुछ वायरलेस उपकरणों को लगातार ऊर्जा प्रदान करने के लिए किया जा सकता है। इसके अलावा, बूंद ऊर्जा की कटाई के लिए उपयोग किए जाने वाले कुछ नए नैनोजनरेटरों की सूचना दी गई थी। शोधकर्ताओं ने एक सभी मौसम की बूंद-आधारित ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर तैयार किया, जो बिजली पैदा करने के लिए तरल और ठोस के बीच संपर्क विद्युतीकरण प्रभाव पर निर्भर था। इस तरल-ठोस मॉडल का लाभ यह है कि यह प्रभावी रूप से नैनोजनरेटर के खराब होने से बचाता है। युनलोंग ज़ी के समूह ने एक हाइब्रिड सेल की सूचना दी जो एक सिलिकॉन सौर सेल को एक पानी-बूंद-कटाई ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर के साथ जोड़ती है। इस संकर कोशिका में सौर और वर्षा की बूंद दोनों ऊर्जाओं को प्राप्त करने की क्षमता थी। चूंकि लोगों के रोजमर्रा के जीवन में मानव शरीर पर प्रचुर मात्रा में यांत्रिक ऊर्जा उत्पन्न होती है, इसलिए हम पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स और बायोमेडिकल अनुप्रयोगों को चार्ज करने के लिए इस मात्रा में यांत्रिक ऊर्जा को बिजली में बदलने के लिए ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर का उपयोग कर सकते हैं। यह लोगों के जीवन की सुविधा में बहुत सुधार करेगा और व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक्स के अनुप्रयोग का विस्तार करेगा। अंतर्निर्मित लचीले बहु-स्तरीय ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर के साथ एक पैकेज्ड पावर-जनरेटिंग इनसोल का प्रदर्शन किया गया है, जो सामान्य चलने के दौरान यांत्रिक दबाव की कटाई को सक्षम बनाता है। यहाँ उपयोग किया जाने वाला TENG संपर्क-पृथक्करण मोड पर निर्भर करता है और इनसोल के आवधिक संपीड़न का जवाब देने में प्रभावी है। इनसोल को एक प्रत्यक्ष बिजली स्रोत के रूप में उपयोग करते हुए, हमने एक पूरी तरह से पैक किए गए स्व-प्रकाश जूता विकसित किया जिसमें प्रदर्शन और मनोरंजन उद्देश्यों के लिए व्यापक अनुप्रयोग हैं। शरीर की गति से ऊर्जा प्राप्त करने के लिए शर्ट की आंतरिक परत से एक रस्साकशी जुड़ी जा सकती है। सामान्य चलने के तहत, अधिकतम उत्पादन वोल्टेज और वर्तमान घनत्व क्रमशः 17V और 0.02μA/cm2 तक होते हैं। कपड़ों पर चिपकने वाली 2 से. मी. × 7 से. मी. × 0.08 से. मी. की एकल परत के आकार के साथ टी. ई. एन. जी. को एक स्थायी ऊर्जा स्रोत के रूप में प्रदर्शित किया गया था जो न केवल सीधे 30 प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एल. ई. डी.) को रोशन कर सकता है, बल्कि लगातार ताली बजाकर लिथियम-आयन बैटरी को भी चार्ज कर सकता है। स्व-संचालित सक्रिय तनाव/बल संवेदक एक ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर स्वचालित रूप से एक आउटपुट वोल्टेज और धारा उत्पन्न करता है जब यह यांत्रिक रूप से ट्रिगर हो जाता है। आउटपुट संकेत का परिमाण यांत्रिक विरूपण और इसके समय-निर्भर व्यवहार के प्रभाव को दर्शाता है। यह टी. ई. एन. जी. का मूल सिद्धांत है, जिसे स्व-संचालित दबाव संवेदक के रूप में लागू किया जा सकता है। वोल्टेज-आउटपुट संकेत पानी की एक बूंद द्वारा प्रेरित लागू दबाव को प्रतिबिंबित कर सकता है। सभी प्रकार के टी. ई. एन. जी. में बाहरी बल के प्रति उच्च संवेदनशीलता और तेज प्रतिक्रिया होती है और वे एक तेज शिखर संकेत दिखाते हैं। इसके अलावा, पंख के एक टुकड़े (20 मिलीग्राम, संपर्क दबाव में ~ 0.4Pa) के प्रभाव की प्रतिक्रिया का पता लगाया जा सकता है। संवेदक संकेत पूरी प्रक्रिया के इन विवरणों को नाजुक ढंग से दिखा सकता है। मौजूदा परिणाम बताते हैं कि हमारे संवेदक का उपयोग वास्तविक जीवन में सूक्ष्म दबाव को मापने के लिए किया जा सकता है। सक्रिय दबाव संवेदक को भी एक यौगिक के रूप में विकसित किया गया है। "ट्राइबोइलेक्ट्रिक कम्पोजिट" शब्द एम्बेडेड तार के साथ एक स्पंज के आकार के बहुलक को संदर्भित करता है। किसी भी दिशा में यौगिक पर दबाव और प्रभाव लागू करने से एक मिश्रित वायु अंतराल की उपस्थिति के कारण नरम बहुलक और सक्रिय तार के बीच आवेश पृथक्करण होता है। दूसरे इलेक्ट्रोड के रूप में निष्क्रिय तार को या तो बिना किसी वायु अंतराल के स्पंज के अंदर एम्बेड किया जा सकता है या समग्र से बाहर रखा जा सकता है, जिससे संवेदक एकल-इलेक्ट्रोड मोड में काम कर सकता है। जिस मामले में हम ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटरों की एक मैट्रिक्स सरणी बनाते हैं, एक सतह पर लागू एक बड़े क्षेत्र, स्व-संचालित दबाव मानचित्र का एहसास किया जा सकता है। स्थानीय दबाव के लिए TENG सरणी की प्रतिक्रिया को एक बहु-चैनल माप प्रणाली के माध्यम से मापा गया था। टी. ई. एन. जी. से दो प्रकार के आउटपुट सिग्नल होते हैंः ओपन-सर्किट वोल्टेज और शॉर्ट-सर्किट करंट। ओपन-सर्किट वोल्टेज केवल यांत्रिक ट्रिगरिंग लागू करने के बाद TENG के अंतिम विन्यास द्वारा निर्धारित किया जाता है, इसलिए यह विरूपण के परिमाण का एक माप है, 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 चार्ज प्रवाहित होगा, ताकि वर्तमान संकेत गतिशील प्रक्रिया के प्रति अधिक संवेदनशील हो कि यांत्रिक ट्रिगरिंग कैसे लागू की जाती है। सक्रिय दबाव संवेदक और ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव पर आधारित एकीकृत संवेदक सरणी के पारंपरिक निष्क्रिय दबाव संवेदक की तुलना में कई फायदे हैं। सबसे पहले, सक्रिय संवेदक ओपन-सर्किट वोल्टेज का उपयोग करके स्थिर दबाव संवेदी और शॉर्ट-सर्किट धारा का उपयोग करके गतिशील दबाव संवेदी दोनों में सक्षम है, जबकि पारंपरिक संवेदक आमतौर पर लोडिंग दर की जानकारी प्रदान करने के लिए गतिशील संवेदी में असमर्थ होते हैं। दूसरा, स्थिर और गतिशील संवेदन दोनों की त्वरित प्रतिक्रिया लोडिंग दबाव के बारे में विवरण का खुलासा करने में सक्षम बनाती है। तीसरा, गतिशील संवेदन के लिए TENG की पहचान सीमा TENG के उच्च उत्पादन के कारण 2.1Pa जितनी कम है। चौथा, इस कार्य में प्रस्तुत सक्रिय संवेदक सरणी में कोई बिजली की खपत नहीं है और इसे स्व-संचालित दबाव मानचित्रण के लिए इसकी ऊर्जा संचयन कार्यक्षमता के साथ भी जोड़ा जा सकता है। इस क्षेत्र में भविष्य के कार्यों में उच्च स्थानिक संकल्प प्राप्त करने के लिए पिक्सेल आकार का लघुकरण और आकार-अनुकूली दबाव इमेजिंग के लिए पूरी तरह से लचीले सब्सट्रेट पर टीईएएस मैट्रिक्स का एकीकरण शामिल है। स्व-संचालित गति संवेदक "स्व-संचालित संवेदक" शब्द एक साधारण वोल्टेज-आउटपुट संकेत से परे प्रतिबिंबित हो सकता 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, एक स्मार्ट बेल्ट-पुली प्रणाली में एकीकृत स्व-संचालित ट्राइबोइलेक्ट्रिक एनकोडर, एक संधारित्र में कटाई की गई ऊर्जा को संग्रहीत करके और परिपथ को पूरी तरह से शक्ति प्रदान करके घर्षण को उपयोगी विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है, जिसमें एक माइक्रोकंट्रोलर और एक एलसीडी शामिल है। स्व-संचालित सक्रिय रासायनिक संवेदक जहां तक ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटरों की बात है, इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करने की क्षमता में सबसे बड़े अंतर वाली सामग्री का चयन करके और सतह की आकृति विज्ञान को बदलकर विपरीत पक्षों पर चार्ज उत्पादन को अधिकतम किया जा सकता है। ऐसे मामले में, टी. ई. एन. जी. का उत्पादन ट्राइबोइलेक्ट्रिक पदार्थों की सतह पर अवशोषित अणुओं के प्रकार और सांद्रता पर निर्भर करता है, जिनका उपयोग रासायनिक और जैव रासायनिक संवेदक बनाने के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, टी. ई. एन. जी. का प्रदर्शन धातु की प्लेट पर ए. यू. नैनोकणों (एन. पी.) के संयोजन पर निर्भर करता है। ये एकत्रित ए. यू. एन. पी. न केवल तनाव-मुक्त स्थितियों 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 टी. ई. एन. जी. के विद्युत उत्पादन में वृद्धि होगी। एकत्रित ए. यू. एन. पी. पर 3-मर्केप्टोप्रोपियोनिक एसिड (3-एम. पी. ए.) अणुओं के आगे संशोधन के माध्यम से, उच्च-उत्पादन नैनोजनरेटर ए. यू. एन. पी. और एच. जी. 2 + आयनों के विभिन्न ट्राइबोइलेक्ट्रिक ध्रुवीकरणों के कारण एच. जी. 2 + आयन का पता लगाने के लिए एक अत्यधिक संवेदनशील और चयनात्मक नैनोसेंसर बन सकता है। अपनी उच्च संवेदनशीलता, चयनात्मकता और सरलता के साथ, टी. ई. एन. जी. में पर्यावरणीय नमूनों में एच. जी. 2 + आयनों के निर्धारण की बड़ी क्षमता है। टी. ई. एन. जी. पहुंच से बाहर और पहुंच से वंचित चरम वातावरण के लिए भविष्य की संवेदी प्रणाली है। चूंकि विभिन्न आयनों, अणुओं और सामग्रियों की अपनी अनूठी ट्राइबोइलेक्ट्रिक ध्रुवीयता होती है, इसलिए हम उम्मीद करते हैं कि जब विश्लेषक चुनिंदा रूप से संशोधित इलेक्ट्रोड सतह से बंधे होते हैं तो टीईएनजी या तो एक विद्युत टर्न-ऑन या टर्न-ऑफ सेंसर बन सकता है। हमारा मानना है कि यह कार्य संबंधित टी. ई. एन. जी. अध्ययनों के लिए एक कदम के रूप में काम करेगा और निकट भविष्य में अन्य धातु आयनों और डी. एन. ए. और प्रोटीन जैसे जैव अणुओं की दिशा में टी. ई. एन. जी. के विकास को प्रेरित करेगा। सामग्री और सतह संरचनाओं का चयन लगभग सभी ज्ञात सामग्री ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन प्रभाव प्रदर्शित करती हैं, धातु से लेकर बहुलक से लेकर रेशम से लेकर लकड़ी तक-लगभग सब कुछ। ये सभी सामग्री टी. ई. एन. जी. बनाने के लिए उम्मीदवार हो सकती हैं, इसलिए टी. ई. एन. जी. के लिए सामग्री विकल्प बहुत बड़े हैं। हालांकि, किसी पदार्थ की इलेक्ट्रॉन प्राप्त करने या खोने की क्षमता उसकी ध्रुवीयता पर निर्भर करती है। जॉन कार्ल विल्के ने 1757 में स्थिर आवेशों पर पहली ट्राइबोइलेक्ट्रिक श्रृंखला प्रकाशित की। श्रृंखला के निचले भाग की ओर एक सामग्री, जब श्रृंखला के शीर्ष के पास एक सामग्री द्वारा छुआ जाता है, तो अधिक नकारात्मक आवेश प्राप्त होगा। श्रृंखला में दो सामग्री एक-दूसरे से जितनी दूर होती हैं, चार्ज उतना ही अधिक स्थानांतरित होता है। ट्राइबोइलेक्ट्रिक श्रृंखला में सामग्री के चयन के अलावा, सतहों की आकृति विज्ञान को पिरामिड-, वर्ग-, या गोलार्ध-आधारित सूक्ष्म-या नैनो-पैटर्न के निर्माण के साथ भौतिक तकनीकों द्वारा संशोधित किया जा सकता है, जो संपर्क क्षेत्र को बढ़ाने के लिए प्रभावी हैं और संभवतः ट्राइबोइलेक्ट्रिकेशन। हालांकि, सतह पर ऊबड़-खाबड़ संरचना घर्षण बल को बढ़ा सकती है, जो संभवतः टीईएनजी की ऊर्जा रूपांतरण दक्षता को कम कर सकती है। इसलिए, रूपांतरण दक्षता को अधिकतम करने के लिए एक अनुकूलन तैयार किया जाना चाहिए। ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन प्रभाव को बढ़ाने के लिए सामग्री की सतहों को विभिन्न अणुओं, नैनोट्यूब, नैनोवायर या नैनोपार्टिकल्स का उपयोग करके रासायनिक रूप से कार्यात्मक बनाया जा सकता है। सतह का कार्यात्मककरण काफी हद तक सतह की क्षमता को बदल सकता है। सतहों पर नैनो संरचनाओं की शुरूआत स्थानीय संपर्क विशेषताओं को बदल सकती है, जिससे ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन में सुधार हो सकता है। इसमें सामग्री की एक श्रृंखला और उपलब्ध नैनो संरचनाओं की एक श्रृंखला का परीक्षण करने के लिए बड़ी संख्या में अध्ययन शामिल होंगे। इन शुद्ध सामग्रियों के अलावा, संपर्क सामग्री यौगिकों से बनाई जा सकती है, जैसे कि पॉलिमर मैट्रिक्स में एम्बेडेड नैनोपार्टिकल्स। यह न केवल सतह के विद्युतीकरण को बदलता है, बल्कि सामग्री की पारगम्यता को भी बदलता है ताकि वे स्थिरविद्युत प्रेरण के लिए प्रभावी हो सकें। इसलिए, भौतिक दृष्टिकोण से टी. ई. एन. जी. के प्रदर्शन को बढ़ाने के कई तरीके हैं। यह रसायन विज्ञानियों और सामग्री वैज्ञानिकों को बुनियादी विज्ञान और व्यावहारिक अनुप्रयोग दोनों में व्यापक अध्ययन करने का एक उत्कृष्ट अवसर देता है। इसके विपरीत, उदाहरण के लिए, सौर कोशिकाओं और ताप विद्युत के लिए सामग्री प्रणालियाँ सीमित हैं, और उच्च प्रदर्शन वाले उपकरणों के लिए बहुत अधिक विकल्प नहीं हैं। ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटरों के प्रदर्शन का मात्रात्मक मूल्यांकन करने के लिए एक प्रदर्शन आंकड़ा-ऑफ-मेरिट (एफ. ओ. एम. पी.) विकसित किया गया है, जिसमें टी. ई. एन. जी. की संरचना से संबंधित एक संरचनात्मक आंकड़ा-ऑफ-मेरिट (एफ. ओ. एम. एस.) और एक सामग्री आंकड़ा-ऑफ-मेरिट (एफ. ओ. एम. एम.) है जो सतह आवेश घनत्व का वर्ग है। ब्रेकडाउन प्रभाव को ध्यान में रखते हुए, एक संशोधित आंकड़ा-ऑफ-मेरिट भी प्रस्तावित किया गया है। एफ. ओ. एम. के आधार पर, विभिन्न टी. ई. एन. जी. के आउटपुट की तुलना और मूल्यांकन किया जा सकता है। TENG के ऊर्जा उत्पादन के लिए चक्र एक निरंतर आवधिक यांत्रिक गति के लिए (विस्थापन x = 0 से x = xmax तक), TENG से विद्युत उत्पादन संकेत भी समय-समय पर निर्भर होता है। ऐसे मामले में, औसत उत्पादन शक्ति पी, जो भार प्रतिरोध से संबंधित है, का उपयोग टीईएनजी के गुणों को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। टी की एक निश्चित अवधि को देखते हुए, प्रति चक्र ई की उत्पादन ऊर्जा इस प्रकार प्राप्त की जा सकती हैः यह इंगित करता है कि प्रति चक्र ई की उत्पादन ऊर्जा की गणना वी-क्यू वक्र में बंद लूप के घेरे हुए क्षेत्र के रूप में की जा सकती है, और सभी वी-क्यू चक्रों को "ऊर्जा उत्पादन के लिए चक्र" (सी. ई. ओ.) नाम दिया गया है। TENG के अधिकतम ऊर्जा उत्पादन के लिए चक्र। भार और लघु परिपथ स्थितियों के बीच आवधिक परिवर्तन से अधिकतम ऊर्जा उत्पादन के लिए चक्र प्राप्त किए जा सकते हैं। जब भार अनंत के बराबर होता है, तो वी-क्यू एक समपृष्ठीय आकार बन जाता है, जिसके शीर्ष अधिकतम शॉर्ट-सर्किट स्थानांतरित चार्ज क्यूएससी, अधिकतम द्वारा निर्धारित किए जाते हैं, और अधिकतम उत्पादन ऊर्जा की गणना इस प्रकार की जा सकती हैः टीईएनजी के गुणांक (एफओएम)। असीम भार प्रतिरोध के साथ सीएमईओ में काम करने वाले टीईएनजी के लिए, अवधि टी में समय के दो भाग शामिल हैं। एक भाग टी. ई. एन. जी. में सापेक्ष गति से है, और दूसरा भाग शॉर्ट-सर्किट स्थितियों में निर्वहन प्रक्रिया से है। ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर में टूटने का प्रभाव व्यापक रूप से मौजूद है, जो प्रभावी अधिकतम ऊर्जा उत्पादन, ई. एम. को गंभीर रूप से प्रभावित करेगा। इसलिए, सीएमईओ में औसत उत्पादन शक्ति पी को टूटने के प्रभाव पर विचार करते हुए संतुष्ट करना चाहिएः जहां वी टीईएनजी में सापेक्ष गति का औसत वेग मूल्य है, जो इनपुट यांत्रिक गतियों पर निर्भर करता है। इस समीकरण में, यह एकमात्र शब्द है जो स्वयं TENG की विशेषताओं पर निर्भर करता है। टी. ई. एन. जी. की ऊर्जा-रूपांतरण दक्षता को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है (सी. एम. ई. ओ. में आर = ≤ के साथ टूटने के प्रभावों को देखते हुए): यहाँ एफ. का अर्थ टी. ई. एन. जी. के संचालन के दौरान औसत अपव्यय बल है। यह बल घर्षण बल, वायु प्रतिरोध बल या अन्य हो सकता है। टी. ई. एन. जी. के संचालन के दौरान औसत अपव्यय 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 यह शब्द टीईएनजी की विशेषताओं से ही औसत शक्ति और ऊर्जा-रूपांतरण दक्षता दोनों को निर्धारित करता है। ई. एम. में क्यू. एस. सी., अधिकतम होता है जो ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन क्षेत्र ए के समानुपाती होता है। इसलिए, उत्पादन ऊर्जा पर टी. ई. एन. जी. आकार के प्रभाव को बाहर करने के लिए, क्षेत्र ए को इस पद के भाजक में रखा जाना चाहिए और फिर शब्द टी. ई. एन. जी. के गुण निर्धारित करता है। क्यूएससी, मैक्स, वीओसी, मैक्स और वी मैक्स 'सभी सतह आवेश घनत्व σ के समानुपाती हैं। इसलिए, EEM सतह आवेश घनत्व σ के वर्ग के समानुपाती है। फिर, TENG के एक आयामहीन संरचनात्मक FOM (FOMS) को परिभाषित किया जा सकता है, क्योंकि कारक केवल संरचनात्मक मापदंडों और xmax पर निर्भर करता हैः यहाँ ε0 निर्वात की पारगम्यता है। यह संरचनात्मक एफ. ओ. एम. संरचनात्मक डिजाइन से टी. ई. एन. जी. की योग्यता का प्रतिनिधित्व करता है। और फिर TENG के प्रदर्शन FOM (FOMP) को इस प्रकार परिभाषित किया जा सकता हैः यहाँ, जो भौतिक गुणों से संबंधित एकमात्र घटक है। एफ. ओ. एम. पी. को टी. ई. एन. जी. की किस्मों का मूल्यांकन करने के लिए सार्वभौमिक मानक माना जा सकता है क्योंकि यह टी. ई. एन. जी. की विधि 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। उत्पादन क्षमता मूल्यांकन के लिए मानकीकृत विधि टूटने के प्रभाव पर विचार करने के साथ, नैनोजेनरेटरों की उत्पादन क्षमता मूल्यांकन के लिए एक मानकीकृत विधि प्रस्तावित की गई है, जो प्रायोगिक रूप से टूटने की सीमा और नैनोजेनरेटरों के ई. एम. को माप सकती है। सैद्धांतिक मॉडल पर पूर्व अध्ययनों से पता चलता है कि टी. ई. एन. जी. को श्रृंखला में एक संधारित्र के साथ संयोजन करने वाला वोल्टेज स्रोत माना जा सकता है, जिसमें से संधारित्रता संचालन के दौरान भिन्न होती है। कैपेसिटिव गुण के आधार पर, मूल्यांकन विधि को टूटने की स्थिति को मापने के लिए विभिन्न विस्थापन x पर लक्ष्य TENG (TENG1) को चार्ज करके विकसित किया जाता है। लक्ष्य टी. ई. एन. जी. को टूटने की स्थिति तक पहुंचने के लिए उच्च-वोल्टेज स्रोत के रूप में एक और टी. ई. एन. जी. (टी. ई. एन. जी. 2) जोड़ा जाता है। स्विच 1 (एस1) और स्विच 2 (एस2) का उपयोग विभिन्न माप चरणों को सक्षम करने के लिए किया जाता है। इस विधि का विस्तृत प्रक्रिया प्रवाह, जिसमें एक प्रयोग भाग और एक डेटा विश्लेषण भाग शामिल है, सबसे पहले, विभिन्न x पर माप की स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए सतह आवेश घनत्व को क्यू. एस. सी., अधिकतम द्वारा प्रतिबिंबित समान रखना महत्वपूर्ण है। इस प्रकार, चरण 1 में, एस 1 को चालू किया गया था और एस 2 को क्यूएससी, अधिकतम को मापने के लिए बंद कर दिया गया था; यदि क्यूएससी, अधिकतम अपेक्षित मूल्य से कम है, तो उस तक पहुंचने के लिए एक अतिरिक्त ट्राइबोइलेक्ट्रिफिकेशन प्रक्रिया आयोजित की जाती है। और फिर चरण 2 में, x को एक निश्चित मान पर सेट किया गया था, और एक निश्चित x पर शॉर्ट-सर्किट चार्ज ट्रांसफर QSC (x) को कूलोमीटर Q1 द्वारा मापा गया था। चरण 3 में, S1 को बंद कर दिया गया था, S2 को चालू किया गया था, और फिर TENG1 के लिए उच्च-वोल्टेज उत्पादन की आपूर्ति के लिए TENG2 को ट्रिगर किया गया था। टी. ई. एन. जी. 1 में बहने वाले आवेश और टी. ई. एन. जी. 1 के पार वोल्टेज को एक ही समय में मापा गया था, जिसमें आवेश को कूलोमीटर क्यू 2 द्वारा मापा गया था, और वोल्टेज को प्रतिरोध आर को उसके माध्यम से बहने वाली धारा से गुणा करके प्राप्त किया गया था जैसा कि धारा मीटर I द्वारा मापा गया था, जैसा कि विधियों में विस्तृत है। इस मामले में प्राप्त मोड़ बिंदु (क्यू, वी) को टूटने का बिंदु माना जाता था। और फिर, यदि x <xmax है, तो प्रक्रिया को चरण 1 से एक बढ़े हुए x के साथ दोहराया गया था जब तक कि प्रयोगात्मक माप भाग को समाप्त करने के लिए xmax प्राप्त नहीं किया गया था। डेटा विश्लेषण भाग के लिए, पहले, सी (एक्स) की गणना मापा गया (क्यू, वी) में रैखिक भाग के ढलान से इसे गैर-विभाजन भाग के रूप में मानते हुए की गई थी। और फिर, पहला मोड़ बिंदु (क्यूबी (एक्स), वीबी (एक्स)) को रैखिक रूप से सी (एक्स) फिट करके वैरिएंट आर 2 मान पर निर्धारित किया गया था, जिसे थ्रेसहोल्ड ब्रेकडाउन पॉइंट माना जाता था। अंत में, किसी भी x ω [0, xmax] के लिए, सभी (Qb (x), Vb (x)) को (QSC (x)-Qb (x), Vb (x)) में TENG के EEM की गणना करने के लिए V-Q चक्र में प्लॉट किए गए टूटने के बिंदुओं के रूप में स्थानांतरित किया जा सकता है। इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन पर आधारित डायरेक्ट करंट ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर डायरेक्ट करंट ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर (डीसी-टीईएनजी) एक नए प्रकार का ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर है जो यांत्रिक ऊर्जा प्राप्त कर सकता है और ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव और इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रेकडाउन प्रभाव के संयोजन के माध्यम से इसे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता है। एक मानक एसी उत्पादन संकेत रखने वाले उपर्युक्त पारंपरिक ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटरों से अलग, जिसमें संकेत ट्राइबोइलेक्ट्रिक प्रभाव और इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेरण प्रभाव के संयोजन से उत्पन्न होता है, डीसी-टीईएनजी बाहरी परिपथ में एक दिशात्मक वर्तमान प्रवाह का उत्पादन करता है और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को चला सकता है और ऊर्जा भंडारण उपकरणों को सीधे चार्ज कर सकता है। जब प्रत्यक्ष धारा ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर को एक रोटरी संरचना में बनाया जाता है, तो यह निरंतर निरंतर धारा का उत्पादन करेगा, जिसका उपयोग बाहरी भार प्रतिरोधों की एक विस्तृत श्रृंखला पर निरंतर वर्तमान बिजली आपूर्ति के रूप में किया जा सकता है। इस नए प्रकार के ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर का आविष्कार सबसे पहले प्रोफ़ेसरों ने किया 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 नैनोजनरेटर का उपयोग सूक्ष्म/नैनो ऊर्जा स्रोतों या स्व-शक्ति संवेदी प्रणालियों में किया जा सकता है। एक प्रत्यक्ष वर्तमान ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर का कार्य तंत्र संपर्क विद्युतीकरण और इलेक्ट्रोस्टैटिक टूटने के प्रभावों के बीच युग्मन है। इसकी पारंपरिक संरचना काफी सरल है, जिसमें एक घर्षण इलेक्ट्रोड होता है जिसका उपयोग घर्षण परत के साथ संपर्क विद्युतीकरण के लिए किया जाता है और एक चार्ज-एकत्र करने वाला इलेक्ट्रोड होता है जो इलेक्ट्रोस्टैटिक टूटने से बने आवेशों को एकत्र करता है। स्लाइडिंग प्रक्रिया के दौरान, घर्षण इलेक्ट्रोड घर्षण परत से संपर्क करता है, जिसके परिणामस्वरूप घर्षण इलेक्ट्रोड पर सकारात्मक आवेश और संपर्क विद्युतीकरण के कारण घर्षण परत पर नकारात्मक आवेश होते हैं। घर्षण परत पर आवेशों के अस्तित्व के कारण, उपकरण के आगे खिसकने के साथ, आवेश-संग्रहित इलेक्ट्रोड और घर्षण परत के बीच का अंतर एक मजबूत विद्युत क्षेत्र का निर्माण करेगा, जिससे अंतराल में हवा टूट जाएगी और बाहरी परिपथ में सीधा प्रवाह उत्पन्न होगा यदि विद्युत क्षेत्र पर्याप्त मजबूत है। जब प्रत्यक्ष धारा ट्राइबोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर उपकरण घर्षण परत फिल्म के अंत तक खिसक जाता है, तो हवा टूटने की प्रक्रिया बंद हो जाएगी। पायरोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर एक ऊर्जा-संचयन उपकरण है जो नैनो-संरचित पायरोइलेक्ट्रिक सामग्री का उपयोग करके बाहरी तापीय ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। आम तौर पर, कटाई थर्मोइलेक्ट्रिक ऊर्जा मुख्य रूप से सीबेक प्रभाव पर निर्भर करती है, जो आवेश वाहक के प्रसार को चलाने के लिए उपकरण के दो सिरों के बीच तापमान अंतर का उपयोग करती है। हालांकि, एक ऐसे वातावरण में जहां तापमान एक ढाल के बिना स्थानिक रूप से समान है, जैसे कि बाहर, सीबेक प्रभाव का उपयोग समय-निर्भर तापमान में उतार-चढ़ाव से तापीय ऊर्जा प्राप्त करने के लिए नहीं किया जा सकता है। इस मामले में, पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव विकल्प होना चाहिए, जो तापमान में उतार-चढ़ाव के परिणामस्वरूप कुछ अनिसोट्रोपिक ठोस पदार्थों में सहज ध्रुवीकरण के बारे में है। पहला पायरोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर 2012 में जॉर्जिया प्रौद्योगिकी संस्थान में प्रो. झोंग लिन वांग द्वारा पेश किया गया था। अपशिष्ट ताप ऊर्जा की कटाई से, इस नए प्रकार के नैनोजनरेटर में वायरलेस सेंसर, तापमान इमेजिंग, चिकित्सा निदान और व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे संभावित अनुप्रयोग हैं। तंत्र एक पायरोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर के कार्य सिद्धांत को दो अलग-अलग मामलों में समझाया जाएगाः प्राथमिक पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव और द्वितीयक पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव। पहले मामले के लिए कार्य सिद्धांत को प्राथमिक पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव द्वारा समझाया गया है, जो एक तनाव-मुक्त मामले में उत्पादित आवेश का वर्णन करता है। प्राथमिक पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव पी. जेड. टी., बी. टी. ओ. और कुछ अन्य फेरोइलेक्ट्रिक सामग्रियों में पायरोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया पर हावी है। यह तंत्र अपने संतुलन अक्ष के चारों ओर विद्युत द्विध्रुव के तापीय रूप से प्रेरित यादृच्छिक कंपन पर आधारित है, जिसका परिमाण बढ़ते तापमान के साथ बढ़ता है। कमरे के तापमान पर तापीय उतार-चढ़ाव के कारण, विद्युत द्विध्रुव यादृच्छिक रूप से अपने संबंधित संरेखण अक्षों से एक डिग्री के भीतर दोलन करेंगे। एक निश्चित तापमान के तहत, विद्युत द्विध्रुवों से सहज ध्रुवीकरण की कुल औसत शक्ति स्थिर होती है, जिसके परिणामस्वरूप पायरोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर से कोई उत्पादन नहीं होता है। यदि हम नैनोजेनरेटर में कमरे के तापमान से उच्च तापमान तक तापमान में परिवर्तन लागू करते हैं, तो तापमान में वृद्धि के परिणामस्वरूप विद्युत द्विध्रुव अपने संबंधित संरेखण अक्षों के चारों ओर बड़े पैमाने पर फैल जाएंगे। दोलन कोणों के प्रसार के कारण कुल औसत स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण कम हो जाता है। इस प्रकार इलेक्ट्रोड में प्रेरित आवेशों की मात्रा कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह होता है। यदि नैनोजेनरेटर को गर्म करने के बजाय ठंडा किया जाता है, तो स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण को बढ़ाया जाएगा क्योंकि विद्युत द्विध्रुव कम तापीय गतिविधि के कारण प्रसार कोण की एक छोटी डिग्री के भीतर दोलन करते हैं। ध्रुवीकरण का कुल परिमाण बढ़ जाता है, और इलेक्ट्रोड में प्रेरित आवेशों की मात्रा भी बढ़ जाती है। इलेक्ट्रान तब विपरीत दिशा में बहेंगे। दूसरे मामले में, प्राप्त पायरोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया को द्वितीयक पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव द्वारा समझाया जाता है, जो तापीय विस्तार द्वारा प्रेरित तनाव द्वारा उत्पादित आवेश का वर्णन करता है। द्वितीयक पायरोइलेक्ट्रिक प्रभाव ZnO, CdS और कुछ अन्य वुर्जाइट-प्रकार की सामग्रियों में पायरोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया पर हावी है। तापीय विरूपण सामग्री में पीजोइलेक्ट्रिक संभावित अंतर को प्रेरित कर सकता है, जो इलेक्ट्रॉनों को बाहरी परिपथ में प्रवाहित करने के लिए प्रेरित कर सकता है। नैनोजनरेटर का उत्पादन पीजोइलेक्ट्रिक गुणांक और सामग्री के तापीय विरूपण से जुड़ा होता है। पायरोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटरों का उत्पादन धारा I समीकरण I = pA (dT/dt) द्वारा निर्धारित किया जा सकता है, जहाँ p पायरोइलेक्ट्रिक गुणांक है, A एनजी का प्रभावी क्षेत्र है, और dT/dt तापमान में परिवर्तन की दर है। अनुप्रयोग पायरोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटरों को विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए लागू किए जाने की उम्मीद है जहां समय-निर्भर तापमान में उतार-चढ़ाव मौजूद हैं। पायरोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर के व्यवहार्य अनुप्रयोगों में से एक सक्रिय संवेदक के रूप में है, जो बैटरी के बिना काम कर सकता है। एक उदाहरण प्रोफेसर झोंग लिन वांग के समूह द्वारा 2012 में तापमान में परिवर्तन का पता लगाने के लिए एक स्व-संचालित तापमान संवेदक के रूप में एक पायरोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर का उपयोग करके पेश किया गया है, जहां संवेदक का प्रतिक्रिया समय और रीसेट समय क्रमशः लगभग 0.9 और 3 सेकंड है। सामान्य तौर पर, पायरोइलेक्ट्रिक नैनोजनरेटर एक उच्च उत्पादन वोल्टेज देता है, लेकिन उत्पादन धारा कम होती है। इसका उपयोग न केवल एक संभावित शक्ति स्रोत के रूप में किया जा सकता है, बल्कि तापमान भिन्नता को मापने के लिए एक सक्रिय संवेदक के रूप में भी किया जा सकता है। यह भी देखें बैटरी (बिजली) विद्युत जनित्र माइक्रो इलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम माइक्रोपावर नैनोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम स्मार्टडस्ट स्मार्ट पहनने योग्य सिस्टम संदर्भ बाहरी लिंक प्रोफेसर जेड. एल. वांग का नैनो अनुसंधान समूह जॉर्जिया प्रौद्योगिकी संस्थान में नैनो इलेक्ट्रॉनिक विज्ञान और इंजीनियरिंग प्रयोगशाला (एनईएसईएल) सुंगक्युंकवान विश्वविद्यालय (एसकेकेयू) में नैनोस्केल यांत्रिकी और भौतिकी के लिए प्रयोगशाला इलिनोइस विश्वविद्यालय में, अर्बाना-शैंपेन एलआईएनएलएबी कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में सैमसंग उन्नत प्रौद्योगिकी संस्थान माइक्रोटेक्नोलॉजी इंजन नैनोइलेक्ट्रॉनिक्स