王中林院士《自然·通讯》：​多参数模型，挑选出最合适的摩擦电材料

物联网(IoT)和人工智能(AI)技术的发展，推动了人们对分布式能源采集器的迫切需求。摩擦纳米发电机(Triboelectric nanogenerator，TENG)作为能源供应单元和自供电传感器单元，是支持物联网和人工智能等技术快速发展的核心技术群体之一。高效率，重量轻，成本低等优势，也使其成为集成多功能电子器件的首选部件。然而，要想获得高性能摩擦纳米发电机，其关键是选择合适的摩擦电材料。

近日，纳米能源所王中林院士、王杰以及中山大学戴叶婧等人合作，根据表面电荷密度、摩擦系数、极化、电荷利用率和稳定性等基本参数，提供了一套摩擦电材料的选择规则。该工作为摩擦电材料的选择提供了基本指导，大大促进直流摩擦纳米发电机的实际应用，并以“Selection rules of triboelectric materials for direct-current triboelectric nanogenerator”为题发表在《Nature Communications》上。

文章亮点：

1、提出了一套普适性的选择规则，以表面电荷密度、摩擦系数、极化强度、摩擦电荷利用率和稳定性等为基本参数，来评估一种摩擦电材料是否适合直流摩擦纳米发电机。

2、根据该规则，发现工业上广泛使用的聚氯乙烯（polyvinyl chloride，PVC）表现出了优异的直流输出性能。采用聚氯乙烯微结构设计的直流摩擦纳米发电机的有效电荷密度可达~8.80 mC m-2，刷新了摩擦纳米发电机的记录。

3、提出的摩擦电材料选择综合模型不仅可以设计制备高性能的直流摩擦纳米发电机，还可以为为其实际应用提供指导。

不同摩擦电材料的摩擦及其摩擦电性能

文章链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-021-25046-z

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