王盛冀 经 鑫

张 靖 冯培勇

湖南工业大学

包装与材料工程学院

湖南 株洲 412007

1 研究背景

摩擦纳米发电机（triboelectric nanogenerator，TENGs）的概念是在2012年由佐治亚理工大学王忠林教授首次提出的[1]。TENGs基于摩擦电效应和静电感应原理，将机械能转化为电能，具有高功率密度、高效率、轻质量和低制造成本的明显优势[2]。近年来，学者对TENGs研究不断深入，已经实现将环境中的部分能量转化为电能，如人类运动能[3]、机械振动能[4]、风能[5]等。随着可穿戴产品的普及，人们对其提出更高的要求，以纺织品为基础的电子设备引起了广泛关注[6-7]。特别是，TENGs结合传统纺织技术，为未来可穿戴系统的轻量化、便携化、柔性化和绿色能源供应化提供了一种可行的解决方案。纺织技术的不断成熟，使以纺织为基础的TENGs成为可能[8]，促进了织物基TENGs的开发[9]。Chen C. Y. 等[10]利用导电及不导电的尼龙纱线制备了织物基TENGs，一块大小约为1.5 cm×2.5 cm的织物基TENGs能够点亮416个串联LED灯，实现TENGs的高能量输出。Zhu M. S.等[11]以尼龙纤维三维织物为TENGs的正极、聚四氟乙烯（poly tetra fluoroethylene，PTFE）涂层织物为负极，制备了一种新颖的TENGs，并提出了一种能够机械化生产TENGs的方法。

对TENGs进行化学改性，提高其电势差及电荷转移能力，以提高输出效率[12]。Bai Z. Q. 等[13]用低温硫化有机硅、碳纳米管（carbon nanotubes，CNT）/硅胶（eco flex，0020型）纳米复合材料、柔软的Eco flex层和导电织物制备成摩擦负极，成功提高了电荷转移能力，并制备了输出性能更好的摩擦纳米发电机。同样的，Xiong J. Q. 等[14]用黑磷封装疏水性纤维素油酰酯纳米粒子充当协同电子捕获涂层，显著提升了电荷转移能力，成功制备了具有高输出性能的摩擦纳米发电机。……