近期，我中心硕士研究生倪高磊以第一作者在Nano Energy（中科院JCR一区，IF=16.602）期刊上发表了题为 “Skinless Porous Films Generated by Supercritical CO2 Foaming for High-Performance Complementary Shaped Triboelectric Nanogenerators and Self-Powered Sensors” 的研究论文，论文的通讯作者为董斌斌副教授和青年拔尖人才米皓阳。
自从2012年摩擦纳米发电机（TENG）被发明以来，如何有效提升TENG的输出性能一直是研究人员所追求的目标。多孔材料因具有大的比表面积，在提高TENGs的输出性能方面显示出了巨大潜力。然而，制备多孔材料的工艺，存在制造方法复杂、需要昂贵的仪器、添加对人体和环境有害的物质等诸多缺点，限制了TENG的广泛应用。因此，寻找一种新的、可持续的、规模化的方法来制造一种高性能、耐用的摩擦纳米发电机(TENGs)具有重要意义。
本工作采用表面约束超临界二氧化碳(scCO2)发泡法，制备了一种无皮层的多孔热塑性聚氨酯(TPU)薄膜作为摩擦材料。通过在TPU多孔薄膜表面引入孔结构，增加了摩擦层的粗糙度，显著的提升了TENG的输出性能。然后通过复刻的方法，在聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜上构建互补结构，采用多孔TPU膜和PDMS膜制备的接触分离式纳米发电机，输出电压和电流分别达到了260 V和46 μA。此外，由于发泡材料赋予的耐磨性，该TENG经过10000次循环后性能依然稳定。在3.3×106 Ω的外部负载下实现了4.6 W/m2的高功率密度，并展现了为LEDs、电容器、计算器等小型电子器件供电的能力。由于TPU和PDMS薄膜卓越的稳定性、灵敏度和耐久性，该TENG还具有检测各种变形，并监测人行走步态的能力。该研究为制备高性能TENG的多孔膜提供了一种高效、绿色方法，并为设计具有互补结构的摩擦材料，提供了新途径。
Graphical Abstract
该研究得到了国家自然科学基金（12072325）和国家重点研究计划（2019YFA0706802）的资助。
论文信息：Skinless Porous Films Generated by Supercritical CO2 Foaming for High-Performance Complementary Shaped Triboelectric Nanogenerators and Self-Powered Sensors, Nano Energy, 2021, DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106148
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285521004043?via%3Dihub
