近期，研究者製備了一種基於二維二硫化鎢（WS?）的可印刷柔性摩擦納米發(fā)電機，用於高效收集環(huán)境中普遍存在的機械能，進而有助於探索更綠色、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（TENG）是一種新型能量收集技術(shù)，因其能夠有效地將機械能轉(zhuǎn)化為電能或信號，廣泛應(yīng)用於物聯(lián)網(wǎng)、感測器網(wǎng)路、大資料、機器人等領(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，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)備中的自供電感測器、康復(fù)過程中的運動監(jiān)測、機器人的人造皮膚、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測以及環(huán)境監(jiān)測等應(yīng)用領(lǐng)域。

研究者首先通過液相剝離工藝製備了少層、晶面間距為0.6納米的單晶二硫化鎢，然後採用絲網(wǎng)印刷的WS?薄膜和聚甲基丙烯酸甲酯作為對摩層，製作了一個有效接觸面積為4平方釐米的柔性摩擦納米發(fā)電機。

中鎢智造二硫化鎢圖片

對比發(fā)現(xiàn)，基於少層二硫化鎢的摩擦納米發(fā)電機可輸出520伏的電壓，短路電流密度為68毫安培/平方米，而基於體相二硫化鎢的摩擦納米發(fā)電機僅能產(chǎn)生70伏的開路電壓和10毫安培/平方米的短路電流密度。在電阻負載測試中，基於剝離後的WS?的摩擦納米發(fā)電機設(shè)備在80兆歐的負載下可實現(xiàn)約0.6瓦/平方米的峰值功率密度，而基於體相WS?的摩擦納米發(fā)電機在60兆歐的負載下僅能產(chǎn)生約0.093瓦/平方米的功率密度。

此外，該摩擦納米發(fā)電機被證明能夠從諸如手指敲擊和肘部彎曲等人體運動中收集生物機械能。另外，我們還製作了一種高靈敏度的力感測器，該感測器在較低力（小於1牛）範(fàn)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