非接触式摩擦电纳米发电机（TENG）具有转换效率高、寿命长，适合采集随机微能量和驱动力小的优点。然而，由于电荷的急剧衰减，非接触式TENG的输出功率很低（<10 μcm⁻²），这无疑限制了它的应用。

近日，重庆大学胡陈果教授，Wenlin Liu报道了通过转子和定子之间的自激放大，提出了一种具有高输出性能和长寿命的浮动自激S-TENG（FSS-TENG），它可以有效地收集各种微小的机械能。

文章要点

1）通过引入单向导通倍压电路（VMC）和在非接触式转子中增加一个励磁电极，FSS-TENG本身实现了电荷密度的快速指数自增长。为了获得最大的输出电荷密度，研究人员从理论和实验两方面给出了非接触式TENG的击穿模型。

2）结构优化后，在300 rpm的转速下，其转移电荷为1 μC（71.53 μC m⁻²），峰值功率为34.68 mW，分别是无电荷激励TENG （F-TENG）的5.46倍和3.88倍。此外，FSS- TENG的最大输出电荷密度在10万次运行后略有增加，表现出超高的输出稳定性。

3）研究人员最后利用风杯作为触发器，验证了FSS- TENG能够在3 m s⁻¹低风速下收集风能点亮道路警示灯，并能连续驱动一些小型电子器件。

该工作为随机采集环境能量，实现分布式能源供应提供了可靠的策略。

参考文献

Long, L., Liu, W., Wang, Z. et al. High performance floating self-excited sliding triboelectric nanogenerator for micro mechanical energy harvesting. Nat Commun 12, 4689 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-25047-y

https://doi.org/10.1038/s41467-021-25047-y