摘要：摩擦纳米发电机（TENG）是一种新型能量收集技术，因其能够有效地将机械能转化为电能或信号，广泛应用于物联网（IoT）、传感器网络、大数据、机器人等领域。与传统的热电、压电等材料相比，TENG具有低成本、材料广泛、可自供能等显著优点。因此，TENG成为了高熵能量

研究背景

摩擦纳米发电机（TENG）是一种新型能量收集技术，因其能够有效地将机械能转化为电能或信号，广泛应用于物联网（IoT）、传感器网络、大数据、机器人等领域。与传统的热电、压电等材料相比，TENG具有低成本、材料广泛、可自供能等显著优点。因此，TENG成为了高熵能量（HEE）收集的重要技术之一，能够利用分布在环境中的低质量、低密度但大量的能量源，如太阳能、风能、机械能、热能等。然而，TENG的实际应用中仍面临着能量转换效率和长期稳定性等方面的问题，这对其进一步的商业化应用带来了挑战。

成果简介

为了解决这一问题，中国科学院北京纳米能源与系统研究所（欧洲科学院院士，获2024年埃尼奖-能源前沿奖提名）曹霞教授以及王中林院士等人在TENG的高效能量采集方面取得了新进展。该团队综述了TENG的基本原理，并提出了提高TENG性能的多种策略，如界面设计、材料优化以及结构创新等。通过这些改进，团队成功地提高了TENG的输出功率和能量转换效率。

研究人员还成功实现了TENG在高熵能量收集、蓝色能源（海洋能）以及自供能传感器等领域的广泛应用，证明了其在实际环境中的应用潜力。相关文章在《Science Advances》上发表题为“Triboelectric nanogenerator for high-entropy energy, self-powered sensors, and popular education”的最新论文。此外，该团队还在TENG的科普教育方面做出了显著贡献，通过Maxwell Science+教育基地，推广了TENG相关的科学和技术，增强了公众对这一新兴技术的认知和理解。总的来说，该团队的研究不仅推动了TENG技术的发展，也为其商业化应用提供了有力支持。

研究亮点

1. 文章综述了摩擦纳米发电机（TENG）的基本原理和发展，得出了TENG能够有效结合接触电气化和静电感应效应，将机械能转化为电能或信号的结论。这使得TENG成为高熵能量收集和自供能传感器的有力技术。

2. 文章通过介绍TENG的理论基础，阐明了其在高熵能量收集中的应用，提出了利用环境中低质量、低密度但大量的能源（如太阳能、风能、机械能等）进行收集的潜力。

3. 文章通过讨论TENG在自供能传感器和蓝色能源中的应用，展示了其在低能耗设备中的广泛应用前景，特别是在物联网和可穿戴设备等领域。

4. 文章还重点介绍了在TENG科普教育方面的工作，特别是通过Maxwell Science+科普教育基地开发的多种科技产品，提升了公众对TENG技术的认知，推动了其应用的普及和教育领域的创新。

图文解读

图1. TENG（摩擦纳米发电机）的基本原理。

图2. 高性能TENG的界面设计。

图3. TENG用于高效能源收集。

图4. TENG作为自供能传感器的应用。

图5. 面向蓝色能源的TENG设计。

图6. 基于TENG的科普教育园。

图7. TENG通过渗透到生活的方方面面，延伸了教育的深度。

总结展望

摩擦纳米发电机（TENG）作为一种高效的能量转化技术，展示了如何利用低频机械能转化为电能，尤其适用于高熵能量（HEE）收集和自供能传感器领域。TENG结合接触电气化和静电感应效应，具有优异的能量转换效率，并且能在低频环境下稳定运行，这为物联网（IoT）和人工智能（AI）时代的智能设备提供了新的解决方案。

同时，TENG的广泛材料选择和成本效益，使其成为替代传统能源收集技术的潜力工具。然而，本文也提醒我们，尽管TENG具有巨大应用前景，但仍面临效率提升、环境友好材料开发、稳定性和灵敏度优化等挑战。未来的研究应专注于提升TENG在不同环境下的稳定性和适应性，同时开发更多绿色环保、可回收的材料。

此外，伦理问题的关注尤其重要，特别是在生物医学领域的应用中，必须确保其安全性和环境影响得到妥善评估。总的来说，TENG为能源收集和自供能传感器的创新提供了丰富的启发，并为未来可持续技术发展奠定了基础。

文献信息

Huijing Xiang et al. ,Triboelectric nanogenerator for high-entropy energy, self-powered sensors, and popular education.

来源：朱老师讲VASP