经 鑫 冯培勇 刘跃军

湖南工业大学

包装与材料工程学院

湖南 株洲 412007

0 引言

摩擦纳米发电机（triboelectric nanogenerator，TENG）具有设计简单、输出性能优异、集成度高等独特的优势[1-2]，自2012年被首次报道以来，得到了迅速发展[3]。由于TENG能够从人类日常生活和自然界中收集混沌机械能，在构建自供能装置方面有巨大应用潜力[4-6]。在众多类型的TENG中，织物基摩擦纳米发电机（fabric-based triboelectric nanogenerator，F-TENG）因具有高稳定性、舒适性和便于集成的优点，受到了人们的广泛关注[7]。此外，由于织物基摩擦纳米发电机不需要额外的封装，不需要电源，外部激励产生的电信号可作为即时传感信号。因此，F-TENG作为自驱动传感器，可被广泛应用于压力传感、振动传感、运动传感等领域[8-10]。

摩擦纳米发电机源于接触带电和静电感应的耦合效应[11]，因此提升不同材料在摩擦起电过程中摩擦电荷的产生能力，是提高其传感性能最直接有效的方法。为了提高织物摩擦层的摩擦极性，常用的方法有表面涂层和表面改性[12-13]。Bai Z. Q. 等[14]通过使用低温硫化硅树脂和碳纳米管（carbon nanotube，CNT）/Eco flex纳米复合材料，对导电织物进行功能化修饰，以提高其摩擦极性，成功地提高了摩擦纳米发电机的性能。Xiong J. 等[15]通过在聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terephthalate，PET）织物上引入黑磷层和疏水纤维素油酰酯纳米颗粒（cellulosederived hydrophobic nanoparticles，HCOENPs）涂层，开发了一种输出性能提升的摩擦纳米发电机。然而，所有上述的制造方法和技术制备过程繁琐，并且成本昂贵，只能用于制造小尺寸的样品。如何在低制造成本前提下，进一步提高F-TENG传感器件性能，是F-TENG实用化的重大挑战。……