近日，省部共建有色金屬先進加工與再利用國家重點實驗室在高輸出、超耐用摩擦納米發電機研究中取得重要進展，相關成果標題為“Layer-EngineeredHybrid MoS2 Nanosheets for Synergistic Charge Trapping and Superlubrication toward High-Output Ultra-Durable Triboelectric Nanogenerators”的論文，在國際材料科學領域頂尖期刊《Advanced Functional Materials》（中國科學院一區，TOP期刊，IF:19.0）上發表。該論文以蘭州理工大學省部共建有色金屬先進加工與再利用國家重點實驗室為第一完成單位，趙坤副研究員為第一通訊作者，青島大學張克偉教授為共同通訊作者。
研究針對摩擦電材料普遍存在的電荷捕獲能力弱與耐磨性不足的問題，提出了一種基于鋰離子插層法合成的單層-多層混合二硫化鉬（MoS?）納米片新策略。密度泛函理論（DFT）計算表明，剝離后的MoS?中與層數相關的電荷轉移及能帶結構調制，為增強表面電荷捕獲提供了理論依據。研究團隊利用MoS?卓越的電荷捕獲能力和摩擦學優勢，開發出一種MoS?/聚四氟乙烯（PTFE）復合薄膜，該薄膜展現出高負摩擦電極性與超低摩擦特性。經優化的2.8 wt%薄膜，其負表面電位為-0.31 kV，摩擦系數（COF）為0.07，與純PTFE相比，負表面電位絕對值提升了416.7%，摩擦系數降低了65.5%。在19.5 m s?1的風速下，該風驅摩擦電納米發電機（TENG）的輸出電壓、電流和功率分別達到452 V、58 μA和6.98MW，并且在歷經2160萬次循環后，仍能保持約95%的初始開路電壓。基于此，研究團隊進一步制備了自供電心率監測帶和呼吸傳感器，彰顯了其在生理監測領域的應用潛力。
這項工作為摩擦電材料的設計提供了一種新策略，為開發高性能、超耐用的TENG提供了重要參考。（圖/文：趙坤；審核：張飛龍）
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