摩擦纳米发电机入选IUPAC十大新兴技术，王中林团队实现重大突破

摩擦纳米发电机入选IUPAC十大新兴技术，王中林团队实现重大突破

近日，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）公布了2024年十大新兴化学技术，中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士及其团队发明的摩擦纳米发电机（TENG）技术成功入选。这一突破性技术不仅在能源和传感领域展现出巨大潜力，还为智能设备和医疗保健带来了革命性的创新。

摩擦纳米发电机（TENG）是一种基于摩擦起电效应的能量收集装置。其工作原理是当两种不同材料接触并分离时，电子会在材料间转移，导致一个带正电、另一个带负电。这种电荷分布产生电势差，通过外电路形成电流。TENG通常由两层薄膜组成，表面接触与分离引发电荷转移，并在金属电极间产生电压。

王中林院士团队在TENG的高效能量采集方面取得了重要突破。他们提出了多种提高TENG性能的策略，包括界面设计、材料优化以及结构创新等，成功提高了TENG的输出功率和能量转换效率。相关研究发表在《Science Advances》上，为TENG技术的商业化应用提供了有力支持。

TENG技术的应用领域十分广泛，涵盖了传感器、能量收集、可穿戴设备和医疗保健等多个领域。其最令人兴奋的应用出现在传感领域——可延伸到机器人、执行器、可穿戴设备以及医疗设备等。以TENG为基础的传感方式可以从微小振动中获取能量，实现自供电，并能以前所未有的精度和灵敏度检测生命体征和病原体。

特别值得一提的是，研究团队开发出首个赋能TENG时序逻辑处理功能的原型机。这种原型机能够在没有任何外部电源的情况下实现自主感知，具有重要的应用价值。在1米见方的“纸箱迷宫”中，一辆“寻址车”像蚂蚁一样左试右探，寻找出口。这辆特殊的寻址车没人指挥、没有遥控，整个寻址过程甚至没有电池或其他外供能源驱动。它顺利找到了出口，只用了约30秒。

TENG技术具有低成本、材料广泛、可自供能等显著优点，是高熵能量收集的重要技术之一，能够利用太阳能、风能、机械能、热能等多种能量源。目前，90个国家和地区的1.6万名科学家正在从事TENG的研究和应用，使其成为最前沿领域之一。

未来，TENG技术有望在智能传感、自主决策和人机交互等领域实现更广泛的应用。其具有时序逻辑的自供电原型还可以通过人机交互终端或脑电波识别模式进行调整，实现更复杂的手势或脑电波控制，从而推动数字孪生和交互式神经形态计算的发展。