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  摩擦伏特效應是半導體界面摩擦產(chǎn)生直流電的現(xiàn)象，摩擦形成新的化學鍵，釋放出被稱為 “bindington”的能量，激發(fā)半導體界面上的電子-空穴對發(fā)生躍遷，從而在內(nèi)建電場或界面電場的作用下產(chǎn)生直流電。摩擦伏特納米發(fā)電機（TVNG）相比于傳統(tǒng)基于絕緣體聚合物的摩擦納米發(fā)電機（TENG），具有高電流密度、低內(nèi)阻和高功率密度的特點，且不需要經(jīng)過復雜的電源管理就可以為低功耗電子設(shè)備供電，在自供電系統(tǒng)領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力，目前基于Si、GaN、Bi₂Te₃等無機半導體TVNG在電學輸出上已經(jīng)取得了突破性的進展，其在厘米級尺寸上可以實現(xiàn)100 V以上的電壓輸出及為智能電子設(shè)備供電。然而剛性的無機半導體材料并不適合可穿戴柔性電子器件的集成與應用。為了開發(fā)柔性半導體TVNG，研究人員將PEDOT:PSS、PPy及PAN等有機半導體集成到柔性薄膜和纖維織物上，展現(xiàn)了較好的柔韌性和直流輸出特性。其中織物基TVNG由于具有優(yōu)異的柔韌性，人體可穿戴性，是目前柔性半導體TVNG發(fā)展的重點。

圖1 氫鍵活化織物基超高電流密度摩擦伏特納米發(fā)電機

圖2 柔性有機紡織摩擦伏特發(fā)電機（FO-TTG）的基本結(jié)構(gòu)和組成

圖3 FO-TTG的輸出性能表征

圖4 FO-TTG的工作機理分析

圖5 六個串聯(lián)或并聯(lián)FO-TTG應用舉例

  相關(guān)研究以“Ultrahigh Current Density Tribovoltaic Nanogenerators Based on Hydrogen Bond-Activated Flexible Organic Semiconductor Textile”為題發(fā)表在ACS Nano期刊上（Doi：10.1021/acsnano.4c11010）。文章第一作者是北京納米能源與系統(tǒng)研究所助理研究員劉國旭博士。該工作得到了國家自然科學基金原創(chuàng)探索計劃項目延續(xù)資助的支持（52450006）。