科技导报

作者：王杰, 奚伊, 郭恒宇, 文震, 徐敏義, 陈超余, 范凤茹, 程廷海, 翟俊宜, 王中林

单位：1中国科学院北京纳米能源与系统研究所，北京101400；2重庆大学物理学院，重庆400044；3苏州大学功能纳米与软物质研究院，苏州215123；4大连海事大学海洋工程学院，大连116026；5江南大学纺织科学与工程学院，无锡214122；6厦门大学化学化工学院，厦门361005；

关键词：摩擦纳米发电机,微纳能源,自驱动传感,蓝色能源,可穿戴电子,接触电致催化

基金：国家科技部重点研发计划项目(2021YFA1201602)

自2012年王中林团队研发摩擦纳米发电机（triboelectric nanogenerator, TENG）以来[1]，该领域在全球研究中持续蓬勃发展，目前已发展成一个涵盖材料科学、物理学、化学和电气工程学等多学科交叉的研究领域[2–3]。目前该技术已不再受限于纳米尺度，其核心机理在于利用摩擦电效应产生的麦克斯韦位移电流，耦合接触起电和静电感应效应，将环境机械能转化为电能或电信号[4]。得益于TENG的高输出电压特性，其在收集环境中广泛分布的弱振幅、低频次、低密度能源（即高熵能源）方面展现出独特优势。同时，TENG方便根据不同应用场景进行合理的结构设计和材料选择。由于接触起电是一种普适效应，TENG可以用固相、液相甚至气相的介电材料、半导体材料或电解质材料实现，以适应不同的应用需求[5]。TENG的主要应用包括：（1） 微纳能源，即作为电子器件的电源器件，有效收集环境机械能量，或通过与储能器件集成，实现可自充电的电源系统，通过实现能源自给的电源系统，TENG有望解决电子设备长时程供电困难、维护成本高的瓶颈问题；（2） 自驱动传感，即作为一种机电换能机制，TENG可将微弱的各类机械信号（力、形变、运动等）转换为电信号，实现自驱动或主动式的传感技术；（3） 高压电源，TENG具有输出电压高的特点，近来的研究甚至可以实现高达10 kV的电压输出，因此，TENG可以应用为经济、安全、可靠的高压电源；（4） 蓝色能源，TENG可有效收集低频水波能量，将自然界海洋环境中时刻存在的水波能量收集利用，实现海洋蓝色能源，助力“双碳”重大战略目标的实现。此外，TENG的广泛研究也推动了相关的基础科学研究，如接触起电的物理模型、摩擦伏特新物理效应、接触电致催化（contact−electro−catalysis，CEC）效应等，这些发现也必然进一步促进TENG的新应用技术研究。近年来，TENG已发展成为一个国内外广泛研究的前沿领域，且是一个具有显著多学科交叉创新特征的领域。以Web of Science数据库为数据源统计发现，2012—2025年间，TENG相关研究论文逐年递增，从事相关研究的机构和研究者人数也越来越多，截至2025年6月，通过发表文章可查询到已有90余个国家和地区、1800多个机构从事TENG的研究。

来源：2026年第1期

《科技导报》期刊编辑部

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