武世豪 李程龙 李刚 李国栋 刘温霞

摘要：简要介绍了摩擦纳米发电机的工作原理、结构以及工作模式;着重介绍了以纤维素纳米纤维（ CNF ）膜或 CNF 纸作为基础摩擦带电材料的摩擦纳米发电机的构建与应用，主要包括以 CNF 纸或 CNF 膜直接作摩擦带电材料、以化学改性 CNF 膜作摩擦带电材料和以 CNF 复合膜作摩擦带电材料的摩擦纳米发电机。

关键词：摩擦纳米发电机;纤维素纳米纤维;纳米纸;摩擦带电材料;电极;基板

中图分类号：TS721文献标识码：ADOI：10.11981/j. issn.1000?6842.2021.04.105

当前，太阳能、水能、风能、生物能和潮汐能等可再生能源都已成功地被应用于人们的生活之中。除这些能源外，人类周围还存在着多种多样的无规则、能量密度小的“小”能量，如人体活动产生的机械能、汽车轮胎转动产生的动能等，如何有效利用这些“小”能量已成为近年来的一个重要研究领域[1]。纳米发电机是能够收集环境中微小能量并将其转化为电能的新型发电终端。截至目前，主要有5种纳米发电机：光伏、电磁、压电、热电和摩擦纳米发电机[2-4]。相对其他纳米发电机而言，摩擦纳米发电机（tribo?electric nanogenerators ，简称 TENG）具有独特的优势，如收集能量形式更丰富、输出的电压更高、成本更低廉及有利于大规模生产等[5-6]。

TENG 是利用摩擦带电现象而发明的一种电容式能源设备[7]，主要由电极、摩擦带正电和摩擦带负电材料组成。早前报道的 TENG 中，常见的摩擦带正电材料多为聚酰胺（ PA ）、金属、氧化锡（ ITO ）和氧化锌，摩擦带负电材料包括氟化乙烯丙烯（ FEP ）、聚四氟乙烯（ PTFE ）、聚偏二氟乙烯（ PVDF ）、聚二甲基硅氧烷（ PDMS ）以及聚对苯二甲酸乙二醇酯（ PET ）等[8]。……