在物联网(IoT)和人工智能时代，分布式和低功耗传感器越来越多地用于信息收集。物联网中的大多数传感器节点都由电池供电，电池寿命有限，并且会造成环境污染。因此，研究人员正在探索可持续的绿色能源，如太阳能和风能，作为补充或替代能源。摩擦纳米发电机（TENG）具有成本低、免维护、材料选择多样、结构灵活、环境友好等优点。旋转摩擦纳米发电机的实际应用往往受到高摩擦表面材料磨损和表面电荷密度低的限制。除了电荷泵补充策略外，抑制电荷衰减对提高表面电荷密度也至关重要。

近日，中北大学薛晨阳教授团队研制了一种基于共面电荷泵策略和聚氯乙烯薄膜的高性能旋转摩擦电纳米发电机。试验证明，在主TENG (M-TENG)的存储电极表面粘贴PVC薄膜，可以更有效地提高M-TENG的输出性能。在存储电极表面粘贴PVC膜，不仅提高了电极的存储阈值，而且起到了绝缘体的作用。HPR-TENG的泵送TENG (P-TENG)和M-TENG共面设计大大降低了结构设计的复杂性。P-TENG采用基于羊毛的自补偿电源策略，大大提高了输出性能。HPR-TENG在旋转过程中与羊毛柔软接触，减少了摩擦阻力。此外，粘贴不同的摩擦材料对电极电荷存储容量的增强效果也不同。由于其优异的电气性能，HPR-TENG不仅可以作为尖端高压击穿传感器系统的能源供应，而且还具有作为高压灭菌，高压真空和水电解的能源供应的潜力。

图1 HPR-TENG的结构设计及工作原理。

图2 P-TENG性能测试及摩擦材料选择。

图3 HPR-TENG的性能试验和稳定性试验。

图4 HPR-TENG应用测试。

Hao C, Wang Z, Cai M, et al. Enhancing output performance of triboelectric nanogenerator by increasing charge storage capacity of electrodes. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907039.