日前，鄭州大學(xué)橡塑模具國(guó)家工程研究中心在超臨界二氧化碳發(fā)泡（scCO₂）技術(shù)制備高性能摩擦納米發(fā)電機(jī)領(lǐng)域取得新進(jìn)展。相關(guān)成果“Skinless Porous Films Generated by Supercritical CO₂Foaming for High-Performance Complementary Shaped Triboelectric Nanogenerators and Self-Powered Sensors”發(fā)表在了材料科學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Nano Energy》上。中心2019級(jí)碩士研究生倪高磊為文章第一作者，中心青年拔尖人才米皓陽(yáng)和董斌斌副教授為文章共同通訊作者。

摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）可通過(guò)摩擦起電和靜電感應(yīng)的耦合作用將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。研發(fā)簡(jiǎn)單、綠色、可規(guī)?；姆椒ㄖ苽漭敵鲂阅軆?yōu)異、穩(wěn)定性高的TENG是其面臨的重要挑戰(zhàn)。本工作提出了表面受限超臨界二氧化碳（scCO₂）發(fā)泡法，制備了一種無(wú)皮層的熱塑性聚氨酯（TPU）多孔薄膜作為正摩擦材料。通過(guò)在TPU薄膜兩側(cè)引入受限薄膜，使發(fā)泡過(guò)程中CO₂的溢出速率減慢并產(chǎn)生異相成核作用，進(jìn)而在TPU薄膜表面制備出均一、細(xì)密的泡孔，有效增加摩擦層的粗糙度和接觸面積，大幅度提升TENG的輸出性能。另外，還制備了具有凸起結(jié)構(gòu)的聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜作為負(fù)摩擦電層，與TPU薄膜形成互補(bǔ)結(jié)構(gòu)，使TENG輸出性能進(jìn)一步提升。研制的新型TENG具有良好的柔性、耐磨性、優(yōu)異的輸出性能、極強(qiáng)的穩(wěn)定性，能夠?yàn)殡娙萜鞒潆?，?qū)動(dòng)計(jì)算器等小型電子器件，為批量化制備高TENG提供了一種綠色、高效的新方法。

研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)研究計(jì)劃的資助。

全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106148