Human-machine interfaces (HMIs) are important windows for a human to communicate with the outside world. The current HMI devices such as cellphones, tablets, and computers can be used to help people with aphasia for language expression. However, these conventional HMI devices are not friendly to some particular groups who also lose their abilities of physical movements like in the intensive care unit (ICU) or vegetative patients to realize language expression. Herein, we report a breath-driven triboelectric nanogenerator (TENG) acting as a HMI sensor for language expression through human breathing without voice controls or manual operations. The TENG is integrated within a mask and fabricated via a three-dimensional (3D) printing method. When wearing the mask, the TENG can produce responsive electric signals corresponding to the airflow from breathing, which is capable of recognizing human breathing types with different intensities, lengths, and frequencies. On the basis of the breathing recognition ability, a breathing-based language expressing system is further developed through introducing the Morse code as a communication protocol. Compared with conventional language expressing devices, this system can extract subjective information of a person from breathing behaviors and output corresponding language text, which is not relying on voices or physical movements. This research for the first time introduces the self-powered breathing-based language expressing method to the field of HMI technology by using a 3D printed TENG, and could make HMI interactions become more friendly and fascinating.

人机界面（HMI）是人类与外界交流的重要窗口。目前的人机界面设备，如手机、平板电脑、电脑等，都可以用来帮助失语症患者进行语言表达。然而，这些传统的 HMI 设备对某些特定群体并不友好，这些群体也失去了身体运动能力，例如在重症监护室 (ICU) 或植物人患者实现语言表达的能力。在这里，我们报告了一种呼吸驱动的摩擦纳米发电机 (TENG)，它充当 HMI 传感器，通过人类呼吸进行语言表达，无需语音控制或手动操作。TENG 集成在掩模中，并通过三维 (3D) 打印方法制造。戴口罩时，TENG可以产生与呼吸气流对应的响应电信号，能够识别人类不同强度、长度和频率的呼吸类型。在呼吸识别能力的基础上，通过引入莫尔斯电码作为通信协议，进一步开发了一种基于呼吸的语言表达系统。与传统的语言表达装置相比，该系统可以从人的呼吸行为中提取主观信息并输出相应的语言文本，而不依赖于声音或身体动作。本研究首次通过3D打印的TENG将基于自供电呼吸的语言表达方法引入人机界面技术领域，使人机交互变得更加友好和引人入胜。它能够识别具有不同强度、长度和频率的人类呼吸类型。在呼吸识别能力的基础上，通过引入莫尔斯电码作为通信协议，进一步开发了一种基于呼吸的语言表达系统。与传统的语言表达装置相比，该系统可以从人的呼吸行为中提取主观信息并输出相应的语言文本，而不依赖于声音或身体动作。本研究首次通过3D打印的TENG将基于自供电呼吸的语言表达方法引入人机界面技术领域，使人机交互变得更加友好和引人入胜。它能够识别具有不同强度、长度和频率的人类呼吸类型。在呼吸识别能力的基础上，通过引入莫尔斯电码作为通信协议，进一步开发了一种基于呼吸的语言表达系统。与传统的语言表达装置相比，该系统可以从人的呼吸行为中提取主观信息并输出相应的语言文本，而不依赖于声音或身体动作。本研究首次通过3D打印的TENG将基于自供电呼吸的语言表达方法引入人机界面技术领域，使人机交互变得更加友好和引人入胜。在呼吸识别能力的基础上，通过引入莫尔斯电码作为通信协议，进一步开发了一种基于呼吸的语言表达系统。与传统的语言表达装置相比，该系统可以从人的呼吸行为中提取主观信息并输出相应的语言文本，而不依赖于声音或身体动作。本研究首次通过3D打印的TENG将基于自供电呼吸的语言表达方法引入人机界面技术领域，使人机交互变得更加友好和引人入胜。在呼吸识别能力的基础上，通过引入莫尔斯电码作为通信协议，进一步开发了一种基于呼吸的语言表达系统。与传统的语言表达装置相比，该系统可以从人的呼吸行为中提取主观信息并输出相应的语言文本，而不依赖于声音或身体动作。本研究首次通过3D打印的TENG将基于自供电呼吸的语言表达方法引入人机界面技术领域，使人机交互变得更加友好和引人入胜。与传统的语言表达装置相比，该系统可以从人的呼吸行为中提取主观信息并输出相应的语言文本，而不依赖于声音或身体动作。本研究首次通过3D打印的TENG将基于自供电呼吸的语言表达方法引入人机界面技术领域，使人机交互变得更加友好和引人入胜。与传统的语言表达装置相比，该系统可以从人的呼吸行为中提取主观信息并输出相应的语言文本，而不依赖于声音或身体动作。本研究首次通过3D打印的TENG将基于自供电呼吸的语言表达方法引入人机界面技术领域，使人机交互变得更加友好和引人入胜。