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  摩擦伏特效應(yīng)是半導(dǎo)體界面摩擦產(chǎn)生直流電的現(xiàn)象，摩擦形成新的化學(xué)鍵，釋放出被稱為 “bindington”的能量，激發(fā)半導(dǎo)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(jī)（TVNG）相比于傳統(tǒng)基于絕緣體聚合物的摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG），具有高電流密度、低內(nèi)阻和高功率密度的特點(diǎn)，且不需要經(jīng)過復(fù)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(jī)半導(dǎo)體TVNG在電學(xué)輸出上已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展，其在厘米級尺寸上可以實(shí)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(jī)半導(dǎo)體材料并不適合可穿戴柔性電子器件的集成與應(yīng)用。為了開發(fā)柔性半導(dǎo)體TVNG，研究人員將PEDOT:PSS、PPy及PAN等有機(jī)半導(dǎo)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(dǎo)體TVNG發(fā)展的重點(diǎn)。

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(jī)

圖2 柔性有機(jī)紡織摩擦伏特發(fā)電機(jī)（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(jī)理分析

圖5 六個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)FO-TTG應(yīng)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(xué)基金原創(chuàng)探索計(jì)劃項(xiàng)目延續(xù)資助的支持（52450006）。