西北农林科技大学（742）理学院刘文林教授团队在《Advanced Materials》上发文展示了一种具有超高电力供应的自分层堆叠摩擦纳米发电机
文章导读
你敢相信吗？一片随风旋转的纤维结构，竟能为46个农业传感器持续供电！西北农林科技大学刘文林教授团队在《Advanced Materials》发表突破性成果，首创“自分层堆叠摩擦纳米发电机”，仅用16厘米高度集成200个发电单元，体积电荷密度达49.39 mC·m⁻³，是此前世界纪录的4倍。无需复杂组装，旋转即可自动分层，制造极简、输出极强。这项黑科技不仅颠覆传统TENG设计，更为无线农业传感和可持续能源提供了全新可能。
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近日，理学院刘文林教授团队在《Advanced Materials》上在线发表了题为“Self-Layered Triboelectric Nanogenerator for Ultrahigh Electricity Supply”的研究论文。理学院博士研究生胡煜杰为第一作者，理学院大学物理教学中心刘文林教授、王曌副教授和重庆大学胡陈果教授为共同通讯作者。
捕获低密度的环境机械能为设备供电是实现可持续发展的重要路径之一。其中，采用堆叠式设计的摩擦纳米发电机（TENG）因其卓越的输出性能而备受关注。然而，传统的逐层组装方法通常存在制备工艺复杂和输出密度低等问题。为此，本研究首次提出了一种基于滑动模式的自分层组装策略，用于构建超高输出的堆叠式TENG。该设计采用堆叠的金属薄片作为定子，通过旋转将径向分布的长纤维转子轻松插入定子中以实现自分层效果，这一设计大大简化了制造工艺并显著提高了输出性能。最终，在16.05 cm的高度内成功制备出由200个单元构成的高度集成化TENG，其体积电荷密度达到49.39 ± 1.73 mC·m-3，为以往纪录的4倍。该TENG的超高输出功率可为10个商用LED（总功率为90 W）或46个无线农业传感器提供持续的电力供应。此外，由40个单元组成的TENG在6 m·s-1的风速下可以持续驱动8个无线农业传感器。总体而言，这项工作突破了传统设计的局限，为可持续农业中的大规模能源应用提供了一种创新的解决方案。
该研究得到了国家自然科学基金、陕西省重点研发计划、西北农林科技大学引进人才项目和西北农林科技大学博士研究生自主创新研究项目等的支持。
原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202514186
编辑：张晴
终审：刘玉峰
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