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趙坤副研究員等人在摩擦納米發電領域取得新的研究進展，并以題“High-performance and Long-Cycle Life of Triboelectric Nanogenerator Using PVC/MoS2 Composite Membranes for Wind Energy Scavenging Application”發表在國際能源頂級期刊Nano Energy (IF:17.881，中科院一區)上，蘭州理工大學省部共建國家重點實驗室為第一完成單位，趙坤副研究員為第一作者和通訊作者，我校客座教授臺灣新竹清華大學闕郁倫教授為共同通訊作者。
摩擦電納米發電機(Triboelectric nanogenerator, TENG)是一種通過摩擦起電和靜電感應的耦合將環境中的各種機械能有效轉化為電能的新能源技術，為未來物聯網傳感器和微電子器件的自驅動提供了能量保障。然而，摩擦電材料的低表面電荷密度以及磨損導致的TENG性能退化和失效是其實際應用的關鍵瓶頸。文章首次使用添加固體潤滑劑來有效提高了摩擦電材料的耐久性，采用聚氯乙烯/二硫化鉬(PVC/MoS2)復合膜和聚酰胺(PA)膜作為摩擦電材料，以及具有微納結構的鋁(Al)片作為電極構建了收集風能的高性能、長壽命的TENG。結果顯示加入少量潤滑性能優良的MoS2不僅能有效提高復合膜的表面電荷密度，而且能改善其耐磨性，在增強TENG輸出性能的同時延長了使用壽命。優化后的TENG可產生高達398 V、40 μA的輸出電壓和電流，可為數十個商用發光二極管和一個溫度計供電。同時，器件具有優異的運行穩定性，在高風速下連續運行15h性能未有明顯下降。2.5 wt% MoS2摻雜后的PVC薄膜摩擦系數為0.29，比純PVC薄膜的摩擦系數降低了19.4%。研究結果為提高摩擦電材料的表面電荷密度和耐磨性提供了新途徑，為增強TENG輸出性能、延長TENG的壽命、進而促進其實際應用具有重要意義。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285521009009
該項工作得到了國家自然科學基金（No.52065038）、甘肅省杰出青年基金（No. 21JR7RA275）、蘭州理工大學紅柳優秀青年人才支持計劃（No. 062004）、甘肅省教育廳“雙一流”科研重點項目（GSSYLXM-03）等經費的支持。(撰稿：周宏偉，審核：石玗)
作者簡介：
趙坤，男，工學博士。2018年6月畢業于中國科學院大學（中國科學院北京納米能源與系統研究所），獲材料物理與化學專業博士學位。主要研究方向為納米發電機、新能源材料與器件、自驅動傳感器系統。目前已發表學術論文30余篇(中科院1區10篇，2區2篇)，總影響因子179.526。其中以第一作者在Advanced Energy Materials、ACS Nano, Nano Energy、Nano-Micro Letters、ACS Applied Materials & Interfaces等國際著名學術期刊發表SCI論文9篇。研究成果曾被Materials Views、材料頂刊專欄作為亮點報道。主持國家自然科學基金等項目4項，完成省級科研項目7項，2021年入選甘肅省杰出青年科技人才稱號。
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