摩擦纳米发电机的起源
➣2012年初，王中林团队构建了一个全新的纳米器件：摩擦纳米发电机(TENG)。
➣装置可以通过摩擦起电效应和静电感应效应的把微小的机械能转换为电能。
➣摩擦发电具有史无前例的输出性能，可以实现高达数千伏的电压输出。
纳米发电机之父--王中林院士
摩擦纳米发电机的工作原理
➣在内部电路中，由于摩擦起电效应，两个摩擦电极性不同 的材料薄层之间发生电荷转移，形成电势差；
➣在外部电路中，电子在电势差驱动下，在分别粘贴在摩擦电材料层背面的两个电极之间或者电极与地之间流动，从而平衡这个电势差。
➣在周期性机械外力作用下，两个背电极间会有电流来回流动，从而将机械能转化为电能。
1.1 摩擦纳米发电机首次驱动静电纺丝系统制造纳米纤维
➣ 中国科学院北京纳米能源与系统研究所研究员李从举，中科院外籍院士、纳米能源所首席科学家王中林，以及中科院化学研究所研究员王春儒，共同开发出无需外接电源的、TENG驱动的静电纺丝系统。
➣由二极管和电容按照一定规则排布组成的倍压整流电路，可将TENG输出的交流电倍压整流成恒定的高压电。
➣以TENG作为电源的倍压整流电路能输出8kV的恒定高压，此高压在静电纺丝过程中能够驱动持续泰勒锥的产生。
1.1 作者简介
➣ 王中林，中国科学院外籍院士，欧洲科学院院士，佐治亚理工学院终身教授，中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长，中国科学院大学纳米科学与技术学院院长。
➣主要从事纳米材料科学的理论和应用研究，包括氧化锌纳米材料的合成、表征、生长机理和应用；纳米材料可控生长、表征和应用；纳米能源技术和自驱动纳系统技术；压电电子学和压电光电子学 。
➣王春儒，中科院化学研究所 研究员
➣研究方向
1. 新结构富勒烯和内嵌富勒烯研究
2. 富勒烯纳米材料和纳米器件
3. 富勒烯在生物医学中的应用
4. 微纳米仿生传感器研究
1.2 基于可穿戴式摩擦纳米发电机用于实时监测生命体征
➣青岛大学龙云泽教授团队报道了一种以聚苯胺(PANI)为电极，聚己内酯(PCL)为摩擦材料，在普通织物上制备的TENG。该产品具有良好的柔软性和一定的透气性，提高了可穿戴式智能健康监测的舒适性。
➣它可以驱动大约1000个led，并持续为电子产品提供电源。这种真正可穿戴的发电机可以为危重病人提供良好的信息接口。
➣实时监测病人的呼吸状态，并在呼吸停止时发出警报。此外，语言沟通有困难的患者也可以用摩斯电码轻敲手指发送信息。
➣该自供电传感器在附加接触电阻的情况下仍然可以正常工作，这将保证该设备在灵活的环境下长期可靠的运行。
1.2 作者简介
➣龙云泽 青岛大学 教授 博士生导师
➣主要研究方向为一维纳米材料的制备、物理性质、以及在光电器件等方面的应用。
➣目前已在Chem. Soc. Rev.、 Prog. Polym. Sci.、ACS Nano (影响因子10.774)、Adv. Funct. Mater.、Nanoscale、Appl. Phys. Lett.等期刊上发表SCI/EI论文80余篇，全部论文他引超过600次；申请国家专利27项，其中授权10项；承担国家科技部973项目、国家自然科学基金等科研项目10项。此外，担任Journal of Nanoscience Letters编委以及30余家国际期刊的审稿人。
➣王晓雄，博士，青岛大学青年卓越人才。2010年毕业于山东大学物理学基地班，2016年毕业于中国科学技术大学，获凝聚态物理博士学位，2019年就职于青岛大学物理科学学院。
➣主要从事新型纳米发电机技术及应用研究、新型静电纺丝技术研究及未来电介质理论/实验研究。
1.3 基于MXene纳米片的全电纺柔性摩擦电纳米发电机
➣浙江大学平建峰研究员利用一种高电负性导电材料MXene纳米片与聚乙烯醇(PVA)电纺纳米纤维膜构建了一种柔性全电纺摩擦纳米发电机。选用蚕丝蛋白作为电纺纳米纤维薄膜的电子供体，具有良好的摩擦电性和生物相容性。
➣在基体材料聚乙烯醇(PVA)中加入MXene (Ti3C2Tx纳米片)悬浮液进行电纺纳米纤维膜，使得制备的膜可任意弯曲、扭曲和压缩。
➣所制备的TENG具有优异的力学性能，显著提高柔性、可折叠性，经过反复力学变形后保持良好的结构完整性。
1.3 作者简介
➣平建峰 浙江大学生物系统工程与食品科学学院研究员，博士生导师
➣主要从事农业信息感知机理与方法及可穿戴感知器件研究。
➣目前已在Nat. Commun., Adv. Mater., Nano Energy, Adv. Func. Mater., ACS Appl. Mater. Interfaces, Trends Anal. Chem., Anal. Chem., Biosens. Bioelectron., Food Chem., J. Agric. Food Chem., J. Mater. Chem. B, Electrochem. Commun., Electrochim. Acta等国际SCI杂志上发表论文60余篇，其中4篇论文入选ESI高被引用论文，累计他引次数大于2000余次，H指数24。
1.4 基于褶皱纳米纤维膜的柔性可伸缩摩擦纳米发电机
➣北京化工大学潘凯研究员和北京科技大学李从举教授合作通过静电纺丝以及褶皱石墨烯制备技术的有机结合，设计一种基于褶皱纳米纤维复合膜的柔性可拉伸单电极式TENG，用于环境机械能收集以及可穿戴式自供能监测传感。
➣以还原氧化石墨烯膜和聚（偏二氟乙烯-六氟丙烯）（PVDF-HFP）纳米纤维膜分别作为TENG的电极层和摩擦层。
➣创造性的将褶皱形貌引入TENG的整体结构之中，使得整个器件同时兼具柔性和可拉伸性。
➣由于褶皱结构能够将纳米纤维层牢牢抓附在电极层上，从而可以确保整个器件在长时间使用过程中的耐久性能。
1.4 作者简介
➣ 潘凯 北京化工大学 研究员
➣主要研究领域：
静电纺丝纳米纤维制备及功能化纳米纤维结构设计及制备；纳米纤维功能化及应用；纳米纤维功能膜制备及应用。
➣李从举 北京科技大学，教授，博士生导师
➣研究领域：
1）纳米纤维设计制备及应用研究；静电纺丝、气吹纺丝等纳米纤维制造和规模化生产技术、成套设备研发及产业化；
2）MOFs设计制备与应用研究（吸附、催化、传感等）及产业化；
3）微生物燃料电池、金属-空气电池、纳米催化；
4）柔性可穿戴器件与材料
1.5 用于能量收集和自供电传感的伸缩性摩擦纳米发电机
➣浙江大学平建峰团队采用电纺丝电极和多孔聚二甲基硅氧烷(PDMS)摩擦层构建了具有抗泡沫镍结构的伸缩性摩擦纳米发电机(FSTENG)。
➣FSTENG中使用的基于抗泡沫镍结构的多孔PDMS薄膜，提高了表面与体积比和表面粗糙度。
➣拉伸率为50%时，FSTENG也能保持稳定的输出性能。FSTENG被设计成一种用于手指弯曲和行走状态监测的自驱动传感器。
➣为了扩展FSTENG的驱动模式，将FSTENG附着在叶子上，在没有外部电源的情况下监测自然环境中的风速。具有良好的柔韧性、扩展性和通用性。
1.6 自修复、防水、微结构可调形状记忆摩擦纳米发电机用于自供电水温传感器
➣南洋理工大学Pooi See Leea团队通过静电纺丝实现了热触发形状记忆聚合物的可调微结构。可调微结构形状记忆摩擦电纳米发电机(mSM-TENG)在宏观和微观形态上都表现出了自恢复能力。
➣在微观层面上，通过热刺激产生的自恢复能力使得变形的纤维垫能够恢复到原来的微观结构，增加了TENGs使用寿命。
➣通过一种纤维素油基酯的帮助，具有持久粗糙表面的防水垫基TENGs可以从冷水和热水中获取能量。有望应用于自供电、防水、可穿戴电子设备和智能废水管理系统。
1.6 作者简介
➣Pooi See Leea 新加坡南洋理工大学 教授
➣研究领域为合成纳米新材料；开发了高能电容器、新型透明导体、柔性可拉伸设备和节能电致变色涂料。推进绿色纳米技术的发展，并将研究成果转化运用于实际产业。
➣Pooi See Lee教授撰写了很多运用于能源、电子方向的纳米材料相关出版物，目前拥有30多项专利。2004年至2008年，她担任材料科学与工程学院本科生院副院长/副主席，2012年至2014年担任研究院副主席，自2014年3月起担任学院副主席。同时，在2014年她被授予National Day Awards和Public Administration Medal (Bronze)。Pooi See Lee教授也是2015年著名的NRF Investigatorship。目前，Pooi See Lee教授是材料研究学会的成员，也是Advanced Energy Materials， Scientific Reports and Frontier的编辑委员会成员。
1.7 分级褶皱伸缩性纳米纤维膜构建高性能可穿戴TENG
➣东华大学王宏志教授和张青红教授团队报道了一种易于制造、高性能、可穿戴的摩擦纳米发电机(TENG)，它构建在一种基于水凝胶的、具有分级褶皱的可伸缩性电纺纳米纤维膜上，用于从人体运动中有效获取能量。
➣TENGs能够从典型的人体运动(伸缩、弯曲和扭转)中获取能量，满足商业电子设备的要求。
➣该设备与蓝牙模块相结合，可作为实时能源管理监控系统。用于制造高性能的可伸缩电源，显示出可穿戴应用的巨大潜力。
1.7 作者简介
➣王宏志 东华大学 教授、博士生导师
➣主要研究方向为先进纳米纤维及复合材料(高性能改性纤维及复合材料、新型功能无机纤维)
纳米材料的自组装(LED用新型荧光粉体、新型可见光催化材料)
高性能新能源材料(燃料敏化太阳能电池、新一代锂离子电池等)
生物医用材料及检测器件(生物成像量子点、快速生物检测器件)
➣张青红 东华大学 教授、博士生导师
➣研究方向在纳米二氧化钛基半导体光催化材料的晶型和晶粒尺寸控制、光催化活性与晶粒尺寸的关系、氮化物半导体的制备与性能等方面的基础研究与应用基础研究。
