摩擦伏特纳米发电机(TVNG)具有高直流电密度、低阻抗和连续输出等性能，为小型电子设备的供能问题提供了新的解决思路。然而，摩擦界面磨损会导致摩擦伏特纳米发电机的电流密度快速衰减，如何实现高电流密度输出并提高其使用寿命是摩擦伏特纳米发电机实际应用所面临的重大挑战。

图1 不同类型摩擦伏特纳米发电机的结构和输出性能及其对比

  近期，中科院北京纳米能源与系统研究所王杰研究员团队基于摩擦伏特效应为原理的直流摩擦伏特纳米发电机，提出了一种以水性氧化石墨烯作为界面润滑剂的策略，可以同时提高摩擦伏特纳米发电机的直流电密度和寿命，有效的解决了摩擦伏特纳米发电机磨损严重而不能保持电流密度稳定的问题。水性氧化石墨烯具有良好的电学性能，可以增加金属滑块与硅片接触界面的载流子数量；另外，水性氧化石墨烯具有润滑特性，可以减小金属滑块与硅片接触界面的磨损。经过研究发现，速度、压力、位移以及水性石墨烯添加量都会影响水性氧化石墨烯界面润滑的摩擦伏特纳米发电机(GWS-TVNG)的输出性能，其中，GWS-TVNG在速度0.1 m s^-1，位移20 mm，压力10 N，水性石墨烯添加量为30 μL的实验条件下，能产生约775 mA m^-2的峰值电流密度输出，同时具有31 mC m^-2的超高转移电荷密度。传统的TVNG在相同的实验条件下可以产生峰值电流密度输出为25.5 mA m^-2。因此，与不加润滑剂的常规TVNG相比，GWS-TVNG的电流密度提高了30倍。另外，对于没有润滑剂的常规TVNG，在运行3,400次后，它只能保持约21%的电力输出。通过界面润滑的GWS-TVNG在运行30,000次后仍能保持92%~95%的电力输出。该研究进一步加速了TVNG在物联网、智能工厂以及传感器中的实际应用。该工作以“Simultaneously Enhancing Direct-Current Density and Lifetime of Tribovoltaic Nanogenerator via Interface Lubrication”为题发表在《Advanced Functional Materials》上， DOI: 10.1002/adfm.202208544。文章第一作者是中科院北京纳米能源与系统研究所硕士乔文艳。该研究得到科技部、国家自然科学基金委和博士后基金委等的经费支持。

  原文网址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202208544