基于静电振动开关的脉冲摩擦纳米发电机的结构图及其表面形貌图
近日，特种功能材料教育部重点实验室程纲教授课题组在摩擦纳米发电机电学输出调控方面的研究出现新突破，系列研究成果在国际顶级期刊Nano Energy上发表（影响因子12.343），分别刊登于2018年44卷、46卷。
近年来，摩擦纳米发电机（TENG）成为将机械能转化为电能的新技术，并在能量采集、自驱动传感器等诸多领域展现出广阔的应用前景。然而，TENG具有输出阻抗高、阻抗适配范围窄的问题，限制了其应用。2013年，程纲课题组基于机械触发开关发展了脉冲式TENG，成功解决了TENG的阻抗匹配问题（ACS Nano, 2013）。此后，通过机械触发开关与不同工作模式之间的配合，程纲课题组发展了单电极式（Adv. Funct. Mater., 2014）、转动式（Nano Energy, 2015）、多摩擦层结构（Adv. Energy Mater., 2015）等多种模式的脉冲TENG，为TENG的高效电源管理和自驱动传感奠定了基础。但是，之前的脉冲式TENG使用外部机械触发或电路触发，需要进行精心的结构设计和电路调控，增加了加工难度和制作成本。
最近，程纲课题组在前期研究的基础上，发展了TENG的空气放电开关（Nano Energy, 2018, 44, 208-216）和静电振动开关（Nano Energy, 2018, 46, 220-228），其中，开关的闭合由TENG自身的电压来控制，具有自适应的能力，原则上可以将脉冲式TENG的应用范围扩展到任意形式机械能的高效收集中。这些方法为多功能脉冲TENG的制备以及高性能自驱动传感系统的研发提供了重要的技术支撑。
河南大学程纲教授、杜祖亮教授以及美国佐治亚理工学院王中林院士是论文的共同通讯作者，河南大学是论文第一署名单位。研究工作受到国家基金委优秀青年科学基金以及河南省中原学者等项目的资助。
