摩擦伏特效应是半导体界面摩擦产生直流电的现象，摩擦形成新的化学键，释放出被称为 “bindington”的能量，激发半导体界面上的电子-空穴对发生跃迁，从而在内建电场或界面电场的作用下产生直流电。摩擦伏特纳米发电机（TVNG）相比于传统基于绝缘体聚合物的摩擦纳米发电机（TENG），具有高电流密度、低内阻和高功率密度的特点，且不需要经过复杂的电源管理就可以为低功耗电子设备供电，在自供电系统领域展现出了巨大的潜力，目前基于Si、GaN、Bi₂Te₃等无机半导体TVNG在电学输出上已经取得了突破性的进展，其在厘米级尺寸上可以实现100 V以上的电压输出及为智能电子设备供电。然而刚性的无机半导体材料并不适合可穿戴柔性电子器件的集成与应用。为了开发柔性半导体TVNG，研究人员将PEDOT:PSS、PPy及PAN等有机半导体集成到柔性薄膜和纤维织物上，展现了较好的柔韧性和直流输出特性。其中织物基TVNG由于具有优异的柔韧性，人体可穿戴性，是目前柔性半导体TVNG发展的重点。

图1 氢键活化织物基超高电流密度摩擦伏特纳米发电机

图2 柔性有机纺织摩擦伏特发电机（FO-TTG）的基本结构和组成

图3 FO-TTG的输出性能表征

图4 FO-TTG的工作机理分析

图5 六个串联或并联FO-TTG应用举例

  相关研究以“Ultrahigh Current Density Tribovoltaic Nanogenerators Based on Hydrogen Bond-Activated Flexible Organic Semiconductor Textile”为题发表在ACS Nano期刊上（Doi：10.1021/acsnano.4c11010）。文章第一作者是北京纳米能源与系统研究所助理研究员刘国旭博士。该工作得到了国家自然科学基金原创探索计划项目延续资助的支持（52450006）。