近期，研究者制備了一種基于二維二硫化鎢（WS?）的可印刷柔性摩擦納米發(fā)電機(jī)，用于高效收集環(huán)境中普遍存在的機(jī)械能，進(jìn)而有助于探索更綠色、更清潔的能源資源。

中鎢智造二硫化鎢圖片

摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）是一種新型能量收集技術(shù)，因其能夠有效地將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能或信號(hào)，廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、機(jī)器人等領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的熱電、壓電等材料相比，TENG具有柔性、可持續(xù)性、低成本、材料廣泛、可自供能等顯著優(yōu)點(diǎn)，因此在諸多不同領(lǐng)域的應(yīng)用中具有潛力，例如可穿戴電子設(shè)備中的自供電傳感器、康復(fù)過程中的運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、機(jī)器人的人造皮膚、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)以及環(huán)境監(jiān)測(cè)等應(yīng)用領(lǐng)域。

研究者首先通過液相剝離工藝制備了少層、晶面間距為0.6納米的單晶二硫化鎢，然后采用絲網(wǎng)印刷的WS?薄膜和聚甲基丙烯酸甲酯作為對(duì)摩層，制作了一個(gè)有效接觸面積為4平方厘米的柔性摩擦納米發(fā)電機(jī)。

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對(duì)比發(fā)現(xiàn)，基于少層二硫化鎢的摩擦納米發(fā)電機(jī)可輸出520伏的電壓，短路電流密度為68毫安/平方米，而基于體相二硫化鎢的摩擦納米發(fā)電機(jī)僅能產(chǎn)生70伏的開路電壓和10毫安/平方米的短路電流密度。在電阻負(fù)載測(cè)試中，基于剝離后的WS?的摩擦納米發(fā)電機(jī)設(shè)備在80兆歐的負(fù)載下可實(shí)現(xiàn)約0.6瓦/平方米的峰值功率密度，而基于體相WS?的摩擦納米發(fā)電機(jī)在60兆歐的負(fù)載下僅能產(chǎn)生約0.093瓦/平方米的功率密度。

此外，該摩擦納米發(fā)電機(jī)被證明能夠從諸如手指敲擊和肘部彎曲等人體運(yùn)動(dòng)中收集生物機(jī)械能。另外，我們還制作了一種高靈敏度的力傳感器，該傳感器在較低力（小于1牛）范圍內(nèi)表現(xiàn)出令人矚目的2.87伏/牛的靈敏度，在較高力（1牛