济州大学《AEM》综述：摩擦电纳米发电机摩擦层和电极材料

作为一种能源，世界范围内的化石燃料消费恶化了环境，并减少了对子孙后代的持续可获得性。化石燃料是最常见的能源，但在其是有限的。过去，人类的动能、风能和水波能被浪费和忽视。科学界最近的焦点是利用这种能源作为部分解决化石燃料有限可获得性和环境保护的替代方案。

 

摩擦电纳米发电机(TENG)于2012年首次开发，已成为全球研究界理想的能源来源。TENGs的流行归因于其重量轻、成本低、产量高、材料和器件设计广泛。TENG已被研究用于许多应用，包括传感、植入式电源、医疗保健和生物医学应用。由于电荷密度(σ)是一种材料特性，因此TENGs的性能在很大程度上取决于材料。此外，还研究了2D材料作为传统金属电极的替代材料。聚合物和金属在传统摩擦电系列中的主导地位促使研究人员探索新材料，以扩大应用范围，提高TENGs产量。

来自济州大学的研究人员综述了TENGs摩擦层和电极材料的研究进展。详细讨论了输出增强的机理和器件的应用。最后，对TENGs材料发展的未来和相关挑战进行了展望。

 

论文链接：

https://doi.org/10.1002/aenm.202101170

本文从器件应用的角度系统地阐述了腾腾材料的研究进展。为了更清楚、更好地理解TENGs产量的提高机理，本文对其增产机理进行了逐一总结，并提供了相关资料。介绍了TENGs的基本知识、工作原理、器件模式和FOM。材料领域的巨大进步让TENGs离商业化又近了一步。随着新材料、电源管理电路和稳定器件的发展，可以取代或扩展电池等传统电源。（文：SSC）

图 1. TENG 的四种工作模式。

图2.TENG中用作摩擦和电极材料的材料示意图，包括2D材料、MOF、COF、天然材料和铁电材料。

 

图 3. 基于 2D 材料的 TENG 中主要里程碑的时间表。

图4.A)G-TNG器件制作示意图。B)石墨烯的辊对辊转移过程和具有相应电压输出的TENG的三维设计。

图 5. A) 基于石墨烯的透明电极的逐步制备过程及其在基于 TENG 的手指运动监测中的应用。

 

图6.A)用激光合成LIG，在PI上用激光合成LIG，在软木上用LIG成像，在触点分离TENG上用激光合成LIG。

 

图7. A)基于TENG的MoS₂单层薄膜的3D图。B)基于相对极性测试和功函数测量的二维层状材料的摩擦电学系列。

 

图8.A)Ti₃C₂T_XMXene结构及其在TENG中的应用。B)CNFS/MXene可伸缩TENG液体电极概述及其在人体运动监测中的应用。

 

图9.A)基于MXene复合电极和LIG电极的TENG器件制造工艺布局。B)砂纸粒度、膜厚、织物质地等因素对FW-TENG性能的影响及其在集雨/风能中的应用。

图10.MOF基材料在能源应用方面取得的主要成就的时间表。

图11.a)基于ZIF-8的TENG，用于自供电四环素传感.

 

图12.a)基于HKUST-1/PDMS的TEN的3D插图，以及不同浓度复合薄膜的衰减时间和介电常数的变化。

 

图13.a)一种基于MOCP的自供电防腐系统触点分离模式TENG。