纺织基摩擦纳米发电机收集人体运动能量的研究

陈 荧，张 志，白志青，郭建生

(东华大学 纺织学院，上海 201620)

王中林教授团队于2012年首次成功研制出摩擦纳米发电机(TENG)[1]，引起了国内外学者的广泛关注，成为一个持续的研究热点。近几年，TENG更是凭借其小尺寸、高效率[2]、高灵敏度[3]等特点，开辟了人类对TENG研究的新篇章，被评选为21世纪十大创新技术之一[4]。

近几年，TENG因在医疗监测、传感器、便携军事装备、智能电子等各个领域[5-6]具有广阔的应用前景，在学术界和工业界都受到越来越多的关注。尤其是随着可穿戴技术的开发和可穿戴电子市场的蓬勃发展，柔性和可穿戴能源供给系统的发展显得格外重要。传统的电池笨重且刚硬，很难集成到可穿戴器件中，经常替换势必导致器件在实际应用中的困难。即使是可充电电池也要经常充电方能持续使用，而且电解质泄漏以及废弃电池也会导致环境污染，传统电池已经不能满足柔性电子器件的需求[7]。因此，TENG的优势就越发显现出来。TENG利用摩擦起电和静电感应的双重效应，将外界环境中常被忽略的微小机械能转化为电能。TENG不仅实现了发电器件的微型、轻质和柔性，更重要的是，它能充分收集来自人体各个部位运动的能量，更方便地为可穿戴电子设备供电，成为一种可持续的绿色能源。

众所周知，人类每天的生命活动可以产生各种机械能，如人体运动[8]、脉搏和心脏跳动[9]、呼吸及声带震动[10]等。其中运动产生的能量最为充沛，通过TENG，能迅速高效地将这些能量转化为电能。……