近日，我室李昌铮博士团队开发了一种基于液体中移动气泡的新型摩擦纳米发电机（B-TENG），当体积仅有1.08 cm³的小气泡在充水聚四氟乙烯（PTFE）管中缓慢移动时，可以产生高达17.5 V的开路电压，其经过600次工作循环后依旧表现出持续稳定的输出特性。此次工作对B-TENG的摩擦发电机理及电荷转移机制、装置的负载特性及影响因素进行了系统的研究。研究成果以“Triboelectric nanogenerator based on a moving bubble in liquid for mechanical energy harvesting and water level monitoring”为题发表在国际著名期刊《Nano Energy》上。

摩擦纳米发电机（TENG）可以有效地将机械能转化为电能，在环境能量收集和自驱动系统的应用中引起广泛关注。传统固-固摩擦纳米发电机（SS-TENG）由于存在界面磨损问题，其输出性能和使用寿命受到极大影响。另外，环境温度和湿度对其信号的稳定性和精度干扰较大。针对这些问题，本次工作利用气泡驱动固-液界面运动发电，有效弥补了固-固摩擦纳米发电机存在的这些缺陷。实验表明，B-TENG具有非常好的机械能收集能力，同时还可以作为自驱动传感器快速灵敏地检测水位高度。考虑到其结构简单、成本低廉、高稳定性和耐久性等优点，新型B-TENG有可能在环境能量收集和自供电系统中展现出较大的应用潜力。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.106998