铁路扣件是铁轨的关键部件，必须定期检查以确保铁路线的安全运行。NanoEnergy杂志的一篇预校稿论文展示了一种自供电纳米纤维振动传感器(SNVS)，该传感器具有出色的输出性能，可用于铁路紧固件的定期安全监测。
作为铁路线路基础设施的重要组成部分，铁路扣件的维护保养已成为铁路线路日常安全检查的重要组成部分。目前，人工检测和计算机视觉识别是确定铁路扣件强度的最常用技术。
然而，人工检测效率低、劳动强度大、漏检率高。同样，计算机视觉识别技术成本高，适应性差。这些限制严重阻碍了当前安全检测技术的普遍部署。
因此，设计一种高灵敏度、易于制造、适应性强的振动传感器对于提高轨道扣件安全监测的实时可靠性和有效性至关重要。
从铁路线振动中获取能量的自供电振动传感器可以有效地解决成本效益和可靠的安全检测问题。
摩擦纳米发电机(TENG)是一种创新的电力转换装置，它基于摩擦起电和静电感应过程的连接将机械能转化为电能。与传统电池相比，TENG具有广泛的材料选择、低廉的成本和出色的效率，因此适用于自供电传感应用。
然而，必须增强基于摩擦纳米发电机(TENG)的振动传感器的输出性能，才能为下一代自传感应用获得更高的功率转换效率。
此前，研究人员曾尝试通过改进摩擦电物质、改变器件结构和扩大功能接触面积来提高基于TENG的振动传感器的发电量。
然而，这些提议的解决方案中的大多数都是复杂且昂贵的。因此，仍然非常希望通过实用且具有成本效益的手段来提高基于TENG的振动传感器的性能水平。
最近开发了各种基于TENG的自供电振动传感器，用于收集铁路振动功率。然而，这些振动传感器仍存在体积大、接口坚韧、无法均匀覆盖铁路表面等问题，无法满足铁路扣件严密性监测的要求。
最近的研究表明，静电纺丝纳米纤维是一种具有成本效益的材料，可用于制造高性能振动传感器。电纺纳米纤维的薄度、适应性和渗透性可以显着增加摩擦电物质的功能面积和表面粗糙度。
当前研究的亮点
在这项工作中，研究人员提出了一种适应性强、可运输且经济的自供电纳米纤维振动传感器(SNVS)，用于检测铁路紧固件的安全性和密封性。通过将强介电物质钛酸钡(BTO)与相对负的摩擦电物质聚偏二氟乙烯(PVDF)静电纺丝制成高性能多功能纳米纤维。
X射线衍射(XRD)技术用于确定混合纳米纤维的晶体结构，扫描电子显微镜(SEM)用于检查所制备的纳米纤维的微观结构和拓扑结构。编程的静电计评估了SNVS的开路电压、短路转移电荷和短路电流。
研究人员还通过成功吸收铁路振动能量并评估铁路紧固件松动的振动信号，创建了一个基于制造的纳米纤维振动传感器的密封性检测系统。
主要发展
自供电纳米纤维振动传感器(SNVS)产生的电流开路电位为185V，功率密度为4.28Wm-2，短路电流为5.68A-cm-2。它还具有出色的运行可靠性、生态适应性和快速反应时间。
因此，自供电纳米纤维振动传感器(SNVS)可以有效地收集铁路振动能量，并根据振动质量正确确定铁路扣件的松紧度，确保铁路线路安全。
振动传感器的生产过程简单、成本效益高且可行，并且设想在这项工作中创建的自供电纳米纤维振动传感器(SNVS)将为维护铁路线路安全提供有用的检测工具。