熊斯莫基说，只有你才能阻止野火，但如果斯莫基有高科技的备份呢?在一项新的研究中，密歇根州立大学的一组科学家设计并制造了一个偏远的森林火灾探测和警报系统，该系统仅靠树木在风中移动来供电。
《先进功能材料》杂志详细介绍了这种被称为MC-TENG和mdash;多层圆柱形摩擦电纳米发电机的简称;通过从悬挂树枝的零星运动中获取能量来发电。
据我们所知，这是第一次展示这种新型的MC-TENG森林火灾探测系统，该研究的第一作者曹长勇说。曹长勇是密歇根大学包装学院软机与电子实验室的主任，同时也是包装学院、机械工程系、电子与计算机工程系的助理教授。
自供电传感系统可以在部署后不需要维护的情况下连续监测火灾和环境状况。他说。
对曹和他的团队来说，近年来美国西部、巴西和澳大利亚发生的悲剧性森林火灾是这项新技术背后的推动力。曹认为，对森林火灾的早期和快速反应将使灭火任务更容易，大大减少财产和生命的损害和损失。
传统的森林火灾探测方法包括卫星监测、地面巡逻、瞭望塔等，这些方法的劳动和经济成本高，效率低。
目前的遥感技术越来越普遍，但主要依靠电池技术供电。
虽然太阳能电池已广泛应用于便携式电子设备或自供电系统，但在森林中安装太阳能电池是一项挑战，因为茂密的树叶会遮荫或被覆盖。合著者、中科院博士后彭耀坤说。
腾科技转换外部机械能;例如树枝的运动;通过摩擦电效应转化为电能，这种现象是指某些材料在与之前接触过的第二种材料分离后带电。
滕氏装置最简单的版本是由两个圆柱形套管组成，这些套管由独特的材料制成，相互配合。核心套筒从上面锚定，而底部套筒仅受弹性连接带或弹簧的约束，可以自由上下滑动和左右移动。当两个套管不同步移动时，间断性的失去接触就会产生电力。MC-TENG配备了几个层次的摩擦电层，增加电力输出。
MC-TENG将它偶尔产生的电流储存在以碳纳米管为基础的微型超级电容器中。研究人员之所以选择这种技术，是因为它的快速充放电时间，使得该设备能够在短暂而持续的阵风中充分充电。
在极低的振动频率下，MC-TENG能在不到三分钟的时间内有效地产生电能，为所附的超级电容器充电。曹说。
研究人员在最初的样机上安装了一氧化碳(CO)和温度传感器。增加温度传感器的目的是为了减少假阳性的二氧化碳读数的可能性。
其他合著者包括博士生陈寿e，本科生安俊奇，王克良，工程教授邓一鸣，Andre Benard和Nizar Lajnef。
曹希望该团队能够实地测试生产设备，以监测森林环境条件和测试场景，利用模拟真实火灾的材料。该团队还打算增加额外的功能，使该设备能够适应其部署地的天气和环境条件。
这项研究的部分资金由美国农业部的国家食品与农业研究所、密歇根经济发展公司、美国无损检测学会的师资资助计划以及密歇根州立大学和密歇根州立大学技术学院提供。
(媒体注意:请在在线报道中加入原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202003598)
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://msutoday.msu.edu/news/2020/self-powered-alarm-fights-forest-fires-monitors-environment/