工学院精密机械与智能结构研究团队在顶级期刊Chemical Engineering Journal上发表摩擦纳米发电机领域研究成果

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近日，浙江师范大学精密机械与智能结构研究院团队在《Chemical Engineering Journal》上发表了题为“Research on position self-detection technology of pneumatic actuator with dual-electrode sensing”的研究论文，该期刊分区为***一区top期刊，影响因子为13.2。研究生苏腾宏和雷霄为论文的共同第一作者，温建明教授、李亚博士和王英廷博士为论文的共同通讯作者，浙江师范大学为第一完成单位和第一通讯单位。该研究同时获得国家自然科学基金、浙江省自然科学基金的重点资助，体现了国家和地方对前沿交叉技术研究的战略布局。

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图1 测试样机结构图

本研究提出了一种基于摩擦纳米发电机（TENG）的多电极图案化位移传感器，该传感器的核心创新在于图案化电极设计与摩擦电动学模型的深度融合，有效突破了传统 TENG 传感器灵敏度与测量范围的固有矛盾。团队采用双电极差分传感技术，以聚四氟乙烯（PTFE）与亚克力为摩擦层，通过接触滑动模式实现机械能到电能的直接转换，无需外部电源即可自主工作。

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图2 位移传感工作原理

实验数据显示，这款传感器性能优异：在 0-100mm 位移范围内分辨率达 0.1mm，线性度误差小于 2%，决定系数 R² 大于 0.99，同时具备出色的重复性和长期稳定性。双电极差分处理算法通过时域信号卷积和频域相干分析，能有效抵御环境振动干扰，电压增益最高可达 7-9 倍。

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图3双电极设计的电场分布图

总的模块化设计让该技术应用场景十分广泛，可扩展至多自由度机械臂定位、气动肌肉闭环控制等场景，为工业自动化、医疗康复外骨骼、危险环境监测等领域提供低成本、抗干扰的解决方案，推动工业被动传感节点向绿色智能化迈进。