化石能源的短缺和全球气候变化促使人类寻找一种可再生、可获取的新型清洁能源。摩擦纳米发电机（TENG）是一种基于摩擦起电和静电感应耦合机制的新能源技术。通常，传统TENG的电流密度较低且需要额外的整流策略（例如电源管理电路、电刷或整流桥）， 为了缓解其低电流密度和复杂管理电路等问题，基于摩擦伏特效应的直流摩擦纳米发电机（DC-TENGs）应运而生，其直流输出信号具有更高的电流密度和更简单的结构设计。该综述对基于摩擦伏特效应的DC-TENGs的发展进展和微观机制进行了详细的研究和讨论，这对设计高性能DC-TENG和推进能量收集技术具有重要意义。
近日，中科院北京纳米能源与系统研究所王中林院士、孙其君研究员团队对基于摩擦伏特效应的DC-TENGs的发展进展和微观机制进行了详细的综述，并对其进行了科学分类（金属-半导体接触器件、金属-绝缘体-半导体接触器件、半导体-半导体接触器件、半导体-绝缘体-半导体接触器件、液体-半导体接触器件和金属/半导体-液体-半导体接触器件），并详细解释了相应的工作机制。然后从电流密度、峰值功率密度、开路电压、短路电流、峰值功率输出、内阻等方面系统比较了不同类型器件的输出性能。此外，该工作还就如何通过三种可能的解决方案提高输出性能进行了建设性的讨论：材料和结构、外部参数和多能量收集策略。最后，讨论了DC-TENGs的潜在应用领域和发展前景。该成果以“Pursuing Tribovoltaic Effect for Direct-Current Triboelectric Nanogenerator”为题发表在最新一期《Energy & Environmental Science》上。图一、基于摩擦伏特效应的DC-TENGs的发展进展图二、基于摩擦伏特效应的DC-TENGs的科学分类和工作机制图五、基于摩擦伏特效应的DC-TENGs的潜在应用领域图六、基于摩擦伏特效应的DC-TENGs的发展前景结论：综上所述，这篇综述首次详细总结了基于摩擦伏特效应的DC-TENGs的发展进展和微观机制，并将其根据材料和结构系统分为六类。通过对微观和宏观机制的深入探讨，本综述从电流密度、峰值功率密度、开路电压、短路电流、峰值功率输出和内阻方面系统比较了不同类型器件的输出性能。其次，从材料（不同固体材料、绝缘体层、液体材料）、结构（滑动结构、探针接触结构、旋转结构、夹层结构、滚动结构，球面结构）、主要外部参数（速度、负载压力、外部阻力等）以及多种能量收集策略（光能、热能和风能）三个方面讨论了如何有效提高 DC-TENGs的输出性能。最后，探讨了基于摩擦伏特效应的 DC-TENGs 的可能应用，同时考虑了将来的发展前景和潜在的挑战。该研究指出摩擦伏特效应在未来纳米能源的发展中具有巨大的潜力，可能会激发材料科学、器件工程、电子工程、信息技术等领域科学家的巨大研究兴趣，对促进 DC-TENGs 的多学科研究和能量收集带来革命性影响.原文链接：
https://doi.org/10.1039/D2EE04019K
来源：高分子科学前沿
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