摩擦电纳米发电机(TENG)由接触通电和静电感应的耦合效应形成，有效地将我们环境中分布最广泛的微纳米能量(包括人体运动、微风、振动和降雨)转化为电能，为当前电池供应无法解决的大量传感器提供可持续的解决方案。

　　然而，由于表面电荷密度低，TENG的输出电流和功率受到限制。

　　摩擦电表面获得的电荷仍然有限且不稳定，需要进一步提高输出电流和功率密度的策略。此外，摩擦电传感分辨率较差，且停留在宏观尺度的传感调节中。此外，TENG具有固有的容性内阻抗，需要有效的电源管理策略来降低TENG的输出阻抗，以满足电子和自供电系统的需求。

　　为了应对TENG面临的挑战，北京纳米能源与纳米系统研究所张驰教授的团队开展了摩擦电子学的三个分支，即摩擦伏打效应、摩擦电场效应和摩擦电能管理，通过结合半导体材料和技术来解决这些挑战。

　　实现了高功率密度的摩擦电器件、纳米级门控效应的摩擦电晶体管、高效供电的摩擦电自供电系统，并开展了自供电无线传感器节点的工业应用演示。

　　该研究发表在《国际极端制造杂志》上，通过总结摩擦学的最新进展，旨在推动智能制造、无线传感器网络和工业物联网领域的新型摩擦学电器和自供电微系统的发展。

　　首席研究员张驰教授说:“用半导体材料代替绝缘体作为TENG的摩擦材料，已经观察到直流发电，这被称为摩擦伏打效应。与TENG相比，摩擦伏打发电机不受表面电荷密度的限制，使电流密度提高了一个数量级，在高功率密度方面具有优势。”

　　摩擦伏打效应发生在半导体界面上。当摩擦作用于半导体表面的介电层时，摩擦产生的摩擦电位可用于调节半导体中的载流子输运。合著者赵俊清博士说:“TENG产生的摩擦电位可以用作场效应晶体管的栅极电压，在此基础上可以实现主动机械传感和纳米级触觉传感。”

　　在研究界面摩擦系统电子学的基础上，利用半导体技术提出了基于TENG的摩擦电力管理方法，以提高供能效率。赵俊清博士认为:“基于半导体器件技术的阻抗降低电源管理策略提高了传感器和微系统的供电效果，突破了摩擦器件在自供电传感网络领域的应用。”

　　张驰教授说:“摩擦电子学是一个探索摩擦电与半导体相互作用的新领域。一方面，研究重点是界面摩擦系统的电子学，如摩擦伏打效应和摩擦电场效应，以开发用于能量转换，主动传感和控制的摩擦器件。

　　“另一方面，研究重点是通过电子学研究摩擦电技术，包括能量调制、存储和摩擦电的利用，从而实现微机械能的有效收集，并为分布式传感提供微能解决方案。”

　　“然而，现阶段仍存在一些问题，包括深入研究摩擦伏效应的能量转换机制，将创新材料与制造技术相结合开发新型摩擦器件，以及改进摩擦电能量管理以充分探索其潜在的机电新应用。”

　　“通过与纳米能源和微机电系统等多种学科的结合，摩擦学将在智能传感、能源科学、人机界面和生物科学等新领域扩大潜在应用。”