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英文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.109107
能源消費(fèi)需求的快速增長刺激了對能源收集技術(shù)的新要求。其中，摩擦電納米發(fā)電機(jī)(TENGs)作為一種很有前途的可持續(xù)能源收集裝置，因其將機(jī)械能有效地轉(zhuǎn)化為電能而受到越來越多的關(guān)注。這種興趣的激增進(jìn)一步推動了對新材料和制造技術(shù)的探索。由于液態(tài)金屬具有獨(dú)特的流動性和導(dǎo)電性，液態(tài)金屬基摩擦納米發(fā)電機(jī)(LM-TENGs)在導(dǎo)電性、柔韌性、高穩(wěn)定性和功能性等方面具有顯著的優(yōu)勢，顯示出巨大的應(yīng)用潛力。
在這篇綜述中，王雙飛院士團(tuán)隊對LM-TENGs用于能量收集及其新興應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)綜述。系統(tǒng)總結(jié)了LM基摩擦電材料及LM-TENGs的最新進(jìn)展。介紹了LM基摩擦電材料的發(fā)展和特點，以及利用LM提高TENGs性能的原理和設(shè)計方法；全面研究了LM基摩擦電材料的圖案化、封裝、共混等方法；詳細(xì)描述了LM-TENGs在能量收集、電子紡織品、電子皮膚和自供電傳感器等方面的應(yīng)用和發(fā)展趨勢；系統(tǒng)討論了該領(lǐng)域存在的關(guān)鍵問題和面臨的挑戰(zhàn)，并對未來的發(fā)展進(jìn)行了展望。相關(guān)文章以“Liquid metal-based triboelectric nanogenerators for energy harvesting and emerging applications”為題發(fā)表在國際期刊《Nano Energy》上。2022級碩士研究生許貝為第一作者，聶雙喜教授、段青山博士為通訊作者，彭偉卿、何娟霞、張葉、宋旭玲、栗劍鋒、章志君、羅懿、蒙香江、蔡晨晨、劉艷華、韋芷婷參與研究。
【文章要點】
一、先進(jìn)的LM基摩擦電材料由于LM具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、柔韌性和自愈性，LM基摩擦電材料具有良好的柔韌性、拉伸性、高穩(wěn)定性、多功能性等優(yōu)點。
二、LM基摩擦電材料的設(shè)計方法通過廣泛的研究，LM的加工方法，如圖案化(印刷，3D打印)，封裝(容器包裝，嵌入彈性體，注入中空纖維，軟光刻)和共混，可以構(gòu)建LM的宏觀液體、微球和納米球，為制造各種先進(jìn)的LM基摩擦電材料提供了可能。
三、LM-TENGs的新興應(yīng)用近年來，由于LM基摩擦電材料具有柔韌性、通用性、高導(dǎo)電性和穩(wěn)定性等優(yōu)異性能以及豐富的設(shè)計方法，LM基摩擦電材料得到了越來越廣泛的應(yīng)用。這包括用于收集人類運(yùn)動和環(huán)境動能的的可持續(xù)電源、電子紡織品、電子皮膚以及自供電傳感器。
四、結(jié)論與展望近年來，集成了金屬和流體特性的LM的優(yōu)勢變得越來越明顯，它已被集成到TENGs中。本文綜述了基于LM的摩擦電材料和LM-TENGs設(shè)計的研究進(jìn)展，以及它們在能量收集、電子紡織品、電子皮膚和自供電傳感器等方面的應(yīng)用。盡管仍然存在挑戰(zhàn)，但近年來LM基摩擦電材料的快速發(fā)展預(yù)示著LM-TENGs的前景廣闊。在這個方向上的持續(xù)研究有望在柔性機(jī)器人、皮膚和生物相容性醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。在不久的將來，LM-TENGs將擴(kuò)展到熱流體、增材制造等更多的領(lǐng)域。