随着世界逐步进入物联网时代，各种可穿戴生物电子产品也掀起了一场个性化医疗保健的革命。然而，这一快速发展的新兴领域却因为没有一种较为普及的、可穿戴、可持续化的能量供给而受到限制。尽管摩擦纳米发电机（TENG）的发明推动了这一领域的发展，但发电效率却一直成为其应用推广的障碍。并且现有的增强方式如表面物理修饰、化学修饰、陶瓷掺杂等都存在一定程度的缺陷，使得其无法广泛、长久地应用在可穿戴电子器件中。

图1. 活性炭掺杂在PVDF中提高其介电常数

针对这一问题，近日，材料科学与工程学院杨维清教授团队提出一种新的增强方案，通过在聚偏氟乙烯（PVDF）中掺杂高比表面积的活性炭，从而控制其介电常数，进而增强TENG的输出性能。经过测试，掺杂后的PVDF制备的TENG功率提高了9.8倍。并且其优异的性能无论是在能量收集方面还是作为传感器监测人体动作，都表现出良好的结果。相关研究成果以“Manipulating Relative Permittivity for High-Performance Wearable Triboelectric Nanogenerators”为题发表在国际著名期刊Nano Letters（IF：11.238）上，并被选为封面论文。Nano Letters是世界纳米材料公认的老牌顶级旗舰期刊。该工作受到了国家自然科学基金、西南交通大学材料学院的大力支持。

（论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c01987）

图2. 介电增强的PVDF薄膜在可穿戴TENG的应用及其制备过程

图3. 介电增强TENG用于能量收集及人体运动检测

团队介绍：

杨维清，西南交通大学材料科学与工程学院教授/博导，四川省第十二届政协委员，四川省杰出青年，2007和2011年分别获得四川大学硕士和博士学位，2011-2014年先后在电子科技大学和美国佐治亚理工学院从事博士后，2014年4月引进到西南交通大学材料学院教授博导，主要从事纳米能源材料与功能器件的应用基础研究。近年来，在Adv. Mater.（IF: 27.398）, ACS Nano (IF: 14.588），Nano Lett.（IF: 11.238）, Adv. Funct. Mater. (IF: 16.836)等国际著名刊物上发表SCI收录论文共计160余篇，其中影响因子IF>10论文40余篇，ESI高被引论文11篇，引用5600余次(Google Scholar)。主持国家自然基金、四川省杰出青年基金项目、教育部留学回国人员启动基金项目等多项省部级项目，担任科技部重大研发计划项目会评专家和国家科技奖评审专家。申请专利40余项(已授权18余项)。所做的工作被美国知名网站美国国家自然基金委（NSF)、Newscientist，CCTV等近20家媒体专题报道，受到法国路透社，中国科学网、中国储能网、中国网、新华网、人民网、凤凰网等多家国内外媒体关注。也是Newscientists（科技媒体世界排名第一，见百度）首次报道西南交通大学的科研工作。相关科研成果在北京科技展和中关村科技展上，受到国务院副总理刘延东、中科院院长白春礼院士和中科院北京分院院长何岩院士的高度评价，受邀参加中国国际广播电台名人坊节目专访。

课题组网站：https://faculty.swjtu.edu.cn/yangweiqing/zh_CN/index.htm