两种材料的结合创造出高性能有弹性的纳米发电机

可穿戴电子产品的普及引发了对其部件的需求，包括摩擦纳米发电机(TENG)等电源。这种电源必须既有弹性又具有高性能，能够在使用数小时后的各种变形条件下保持稳定。

为了增强TENG的设计和性能，宾夕法尼亚州立大学的研究人员将一种称为MXene的多孔二维材料与激光诱导的石墨烯泡沫纳米复合材料结合在一起，形成了一种材料系统，使TENG具有弹性并能够在动态表面上发挥作用，例如人的皮肤或植物的叶子。

研究人员于12月1日在NanoEnergy上发表了他们的新颖设计。

“通过这两种材料的结合，TENG可以在不同程度的变形下拉伸，同时继续收集动能来为设备提供动力，”JamesL.Henderson,Jr.Memorial工程副教授Huanyu“Larry”Cheng说。宾夕法尼亚州立大学工程学院的科学与力学。

Cheng表示，这项工作建立在之前的研究基础上，该研究建立了用于可穿戴传感器的自供电超级电容器，但在过去，TENG本质上没有弹性。多孔MXene-石墨烯泡沫纳米复合材料使这成为可能。

TENG有许多独特的应用，包括用于个人训练。

Cheng说：“如果使用可穿戴传感器的受训者处于正确的锻炼位置，或者在可能有危险的方向上伸展或移动得太远，该设备可以向私人教练发出信号。”“如果他们的受训者训练过度，它也可以提醒培训师。”

TENG还可以应用于不断变化的表面，例如植物叶子。

“典型的传感器不能随着叶子性质的变化而生长或变形，”程说。“随着叶子的生长和伸展，这种设备可以持续使用数天、数周、数月或数年，并具有持续的自供电能力。”

当应用于室内植物时，TENG传感器可以通过感知人产生的风来检测入侵者。然后，传感器可以发出警报系统的声音或打开房屋内的灯以阻止入侵者。

该传感器还可以应用于水龙头，并在小水滴落下时进行检测。

“它可以通过提醒用户存在泄漏来帮助节约能源和资源，”Cheng说。