Triboelectricnanogenerators

摩擦电纳米发电机( Tribolectric Nano Generator，TENG )由于能够高效地将各种能量转换为电能并驱动低功耗的个人电子传感器而引起了人们极大的兴趣。然而，TENG通常局限于收获机械能，而实现具有光能收获能力的TENG鲜有报道。本工作演示了一种采用聚二甲基硅氧烷/ Mxenes复合材料作为摩擦电层的多功能可拉伸TENG，能够同时收获机械和光能。受益于Mxenes的高电负表面和强烈的表面等离子激元激发特性，我们的TENGs具有很高的机械能转换效率和优良的光响应特性。与无光照器件相比，有光照器件的开路电压和短路电流分别从145 ~ 453   V和27 ~ 131μA增加，瞬时光功率转换效率达到19.6 %。同时，我们的TENGs被演示用来检测声音指令和风速，可以在各种环境中检测频率、幅值和速度。此外，为了开发环境交互可视化系统，制作了TENG驱动的彩色可调LED矩阵。该工作极大地拓展了TENG在能量收集方面的功能，为基于单层结构的TENG同时收集机械能和光能提供了一种通用策略。

利用窄禁带( ~ 1.8   eV )半导体的宽吸收特性，我们报道了基于铋碘化物( BiOI )的光增强摩擦电纳米发电机( TENG )。在透明导电氟掺杂氧化铟锡( FTO )衬底上，摩擦正BiOI的恒电位沉积为同时利用光增强电荷产生和摩擦电效应提供了途径。将BiOI / PDMS TENGs应用于摩擦负极聚二甲基硅氧烷( PDMS )薄膜，在光照条件下，BiOI / PDMS TENGs的输出电压提高了21 %，电荷密度提高了38 % (短路电流密度提高了26 % )，总功率密度提高了74 % (从0.25   Wm-2 (黑暗)到0.44   Wm-2 (光照) )。相应地，开尔文探针力显微镜( KPFM )观察到照明BiOI的平均表面电位(从~ 25   mV到~ 300   mV )急剧增强，称之为表面光电压( SPV )，对于孤立接地的BiOI / FTO电极，这种增强的SPV呈缓慢下降( ~ 3.5   h )，归因于BiOI的高介电常数、深表面态和陷阱的存在以及与周围环境的电荷交换缓慢。因此，这项工作不仅为通过光吸收提高TENG的机电效率提供了途径，而且还可用于电磁辐射和光电探测器的自供电检测。