自慰

近年来，液固摩擦纳米发电机（LS-TENG）因具有高接触效率和结构简单等优势，被视为波浪能收集中具有前景的技术方案，并逐渐成为该领域的研究热点。目前，LS-TENG 已发展出多种结构形式，展现出为远洋物联网等低功耗系统供电的潜力。然而，现有 LS-TENG 仍普遍面临以下挑战：其一，液固器件多采用基板作为支撑结构，降低了器件的整体空间利用率；其二，波浪能收集依赖波高变化，波高不足会限制 TENG 的输出性能；其三，液固器件多以海水作为液体介质，存在海水污染风险，制约了其在实际海洋环境中的应用。

为突破上述瓶颈，本研究团队（蓝色能源团队）设计了一种基于波高放大器的阿基米德螺旋线摩擦纳米发电机（Archimedes-Spiral Triboelectric Nanogenerator, ALS-TENG）。通过去除基板、采用SUS304不锈钢片双面覆膜一体化封装以及阿基米德螺旋线一体化叠层策略，提高了空间利用率，实现了29.19 mC m^-3 的输出电荷体密度、35.37 W m^-3的体积功率密度和5.55 cm^-1 的摩擦层面积体密度。此外，提出了基于伯努利原理与帕斯卡定律的波高放大方案，该方案不仅可将波高提高2.4倍，还可与TENG的内部运动相协调。通过构建外部反相位波浪能收集系统（CPS），可将波浪能传递至内部装置，从而提升能量收集效率。实验结果表明，该器件具有优异的输出性能：电荷量达17.88 μC，电压为845 V，电流为127 μA；同时，该器件可连续为两台温湿度计和三台计算器供电，并能在真实海洋环境中保持优异性能。本研究提出了一种将摩擦纳米发电机应用于全天候波浪能收集的策略。

该研究成果以"Archimedes-Spiral Triboelectric Nanogenerator Based on Wave Height Amplifiers for Counter-Phase Wave Energy Harvesting"为题，发表于国际知名期刊《Advanced Functional Materials》（IF=19.9），自慰 和重庆大学为通讯单位。

论文作者：兆佳淏然（硕）、段佳奇（硕）、李嘉伟（博）、唐卫（博）、汪浩恺（硕）、杨善福（硕）、程欣悦（硕）、韩欣（硕）、童林（博）、李贵（通讯作者）、刘官林（通讯作者）、胡陈果（重庆大学，通讯作者）。

论文链接：//doi.org/10.1002/adfm.78210