近日，省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室在高输出、超耐用摩擦纳米发电机研究中取得重要进展，相关成果标题为“Layer-EngineeredHybrid MoS2 Nanosheets for Synergistic Charge Trapping and Superlubrication toward High-Output Ultra-Durable Triboelectric Nanogenerators”的论文，在国际材料科学领域顶尖期刊《Advanced Functional Materials》（中国科学院一区，TOP期刊，IF:19.0）上发表。该论文以兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室为第一完成单位，赵坤副研究员为第一通讯作者，青岛大学张克伟教授为共同通讯作者。
研究针对摩擦电材料普遍存在的电荷捕获能力弱与耐磨性不足的问题，提出了一种基于锂离子插层法合成的单层-多层混合二硫化钼（MoS₂）纳米片新策略。密度泛函理论（DFT）计算表明，剥离后的MoS₂中与层数相关的电荷转移及能带结构调制，为增强表面电荷捕获提供了理论依据。研究团队利用MoS₂卓越的电荷捕获能力和摩擦学优势，开发出一种MoS₂/聚四氟乙烯（PTFE）复合薄膜，该薄膜展现出高负摩擦电极性与超低摩擦特性。经优化的2.8 wt%薄膜，其负表面电位为-0.31 kV，摩擦系数（COF）为0.07，与纯PTFE相比，负表面电位绝对值提升了416.7%，摩擦系数降低了65.5%。在19.5 m s⁻¹的风速下，该风驱摩擦电纳米发电机（TENG）的输出电压、电流和功率分别达到452 V、58 μA和6.98MW，并且在历经2160万次循环后，仍能保持约95%的初始开路电压。基于此，研究团队进一步制备了自供电心率监测带和呼吸传感器，彰显了其在生理监测领域的应用潜力。
这项工作为摩擦电材料的设计提供了一种新策略，为开发高性能、超耐用的TENG提供了重要参考。（图/文：赵坤；审核：张飞龙）
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