通常情况下，摩擦电荷会通过热离子发射而耗散，因此高温会降低摩擦电纳米发电机（TENG）的输出性能。

近日，兰州大学秦勇教授，Juan Wen报道了通过结合摩擦带电的电子-云势阱模型和热电子发射模型，研究了温差对TENG性能的影响，设计并制作了一种摩擦层温度可控的TENG（TDNG）），以提高其电输出性能。

文章要点

1）随着较热和较冷摩擦层之间的温差（ΔT）从0 K增大到219 K，TDNG的输出性能先提高后降低，这是由于电子从较热的摩擦层向较冷的摩擦层的转移和从较冷的摩擦层发射的热电子之间的权衡所致。

2）在最佳ΔT (~ 145 K)下，TDNG的开路电压为858 V，短路电流为20 μA，表面电荷密度58.8 μCm^-2，输出功率206.7 μW，分别是ΔT等于0 K时输出值的2.7、2.2、3.0和4.9倍。此外，通过进一步优化TDNG的摩擦材料，电流密度提高到443 μA cm^-2，比记录值（350 μA cm^-2）提高了26.6%。

3）用风力驱动的TDNG可以为955个LED和温湿度传感器供电，从而展示了其在温差环境中的应用前景。

参考文献

Cheng, B., Xu, Q., Ding, Y. et al. High performance temperature difference triboelectric nanogenerator. Nat Commun 12, 4782 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-25043-2

https://doi.org/10.1038/s41467-021-25043-2