何 可， 武子帅， 王道爱， 张执南

(1. 上海交通大学 机械与动力工程学院， 上海 200240；2. 中国科学院 兰州化学物理研究所， 兰州 730000)

摩擦纳米发电机(Triboelectric Nanogenerator, TENG)是一种能量收集和转化装置，其利用接触起电和静电感应效应的耦合，将环境中的摩擦能转化为电能，实现对外输出能量[1]，可用于微机电系统的持久续航[2-4].摩擦起电效应是研制新型摩擦纳米发电机的理论基础，分析摩擦副材料的摩擦-电学性能有助于进一步理解摩擦起电机理，为优化摩擦纳米发电机的发电性能提供理论基础.

目前，市场上尚无成熟的摩擦电试验系统，研究者多通过搭建简易摩擦起电测试台或改造标准摩擦试验机的方式开展相关的摩擦起电试验[5-8].然而，多数标准试验机具有较宽的载荷范围和复杂的金属机械结构，并不适用于较小载荷和绝缘条件下的摩擦起电试验，导致试验研究不规范.因此，开发具备摩擦-电学性能的测试系统对于摩擦起电的试验研究有重要意义.

针对上述问题，设计并自主研发一套摩擦-电学性能测试系统，用于研究球/销-盘在旋转或往复条件下的摩擦-电学特性，实现对微电流、载荷和摩擦系数的实时测量.为系统配备摩擦微电流测量装置，并开发配套的LabVIEW测控软件.该系统可实现小载荷条件下的平稳加载和微电流的精确测量，为规范化开展摩擦-电学性能的试验提供参考.

1 系统组成

摩擦-电学测试系统主要由试验机骨架、加载模块、旋转模块和测控模块组成，包括概念设计和详细设计两个阶段：在概念设计阶段，通过功能-结构分析、形态学矩阵和Pugh法等系统化设计方法初步确定测试系统的工作原理；……