近日，课题组在高性能、超鲁棒性摩擦纳米发电机研究方面取得最新研究进展，并以题“High-performance and Ultra-robust Triboelectric Nanogenerator based on hBN nanosheets/PVDF Composite Membranes for Wind Energy Harvesting”在线发表在国际著名学术期刊Chemical Engineering Journal (IF:13.3/中科院一区TOP期刊)上，该项工作是在导师赵坤副研究员指导下主要由硕士研究生郜宗强完成。兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室为第一完成单位，赵坤副研究员为第一通讯作者，东华理工大学孟成副教授和中科院兰州化学物理研究所张斌研究员为共同通讯作者。
摩擦纳米发电机（TENG）是一种新颖的能源技术，它利用摩擦电效应和静电感应效应将环境中的高熵机械能转换为电能。然而，传统摩擦电材料的低表面电荷密度和易磨损性是其实际应用的瓶颈。本论文开发了一种具有优异的摩擦电性能、优异力学性能、良好耐磨性和高热导率的六方氮化硼纳米片（hBNNS）/聚偏二氟乙烯（PVDF）复合负摩擦电材料。hBNNS作为电子受体和成核剂的引入不仅有效提高了复合膜的表面电荷密度（711 μC/m²）和力学性能，而且与纯PVDF材料相比，2 wt% hBNNS/PVDF复合膜的摩擦系数（COF）降低了28.6%，热导率提高了22.2%。用其设计并优化的TENG可产生434 V的输出峰值电压、53 μA的输出电流和4.84 mW的输出功率。器件在实际应用过程中还表现出优异的运行稳定性，能在风速为17.5 m/s的条件下连续运行72 h后输出性能仍能保持在90.6%以上。此外，TENG能够有效地为智能温湿度计供电并实现无线实时监测，将温湿度传感器与智能手机通过蓝牙连接可实现待测环境温度的动态监测，TENG也可直接点亮串联的102个白色LED灯。这项工作从材料角度解决了TENG输出性能低和寿命有限的问题，为设计具有高表面电荷密度、良好力学性能、低COF和高热导率的摩擦电材料提供了参考方法。
本项工作得到了甘肃省杰出青年基金 (Grant No. 21JR7RA275)，国家自然科学基金 (No.52065038) 和甘肃省科技重大专项(No. 22ZD6GA008）等经费的支持。