基于最新功能材料和器件工程的摩擦电纳米发电机为未来多功能电子学提供了一个令人兴奋的平台，但由于缺乏对与微结构工程兼容的纳米材料功能特性的深入了解，实现这一平台仍具有挑战性。

近日，蔚山科学技术院Hyunhyub Ko通过夹在银纳米线(Ag-NW)电极和分级设计的海绵状热塑性聚氨酯(TPU)聚合物复合材料与铁电钛酸钡耦合(BTO耦合)2D MXene (Ti₃C₂T_x)纳米片之间的互锁微结构设备配置，展示了一种高性能可拉伸(∼60%应变)摩擦纳米发电机。

文章要点

1）MXene的使用导致介电常数的增加，而介电损耗通过与BTO的铁电性耦合而降低，这增加了纳米发电机的整体输出性能。复合膜的海绵状性质增加了变形时的电容变化，从而提高了器件的能量转换效率(79%)和压力灵敏度(4.6 VkPa^-1和2.5 mAkPa^-1)。

2）凭借量子力学计算的电子结构，该装置可以将生物力学能量转化为电能，并产生260 V的开路输出电压、160 mA/m²的短路输出电流和6.65 W/m²的出色功率输出，足以操作几个消费电子产品。由于其出色的压力灵敏度和效率，该设备能够实现广泛的应用，包括实时临床人体生命体征监测、声学传感和机器人手的多维手势传感功能。

考虑到易于制造、分级聚合物纳米复合材料的优异功能以及纳米发电机的出色能量收集性能，这项工作有望刺激下一代自供电技术的发展。

参考文献

Sujoy Kumar Ghosh, et al, Ferroelectricity-Coupled 2D-MXene-Based Hierarchically Designed High-Performance Stretchable Triboelectric Nanogenerator, ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c05531

https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05531