梳理：看一看近年來王中林院士和他的團隊有哪些研究進展呢？

人物簡介：

王中林，1961年出生于陜西省蒲城縣，國際頂尖納米科學家、能源技術專家，中國科學院外籍院士，歐洲科學院院士，佐治亞理工學院終身教授，中國科學院北京納米能源與系統研究所所長，中國科學院大學納米科學與技術學院院長。

王中林教授主要從事納米材料科學的理論和應用研究，包括氧化鋅納米材料的合成、表征、生長機理和應用；納米材料可控生長、表征和應用；納米能源技術和自驅動納系統技術；壓電電子學和壓電光電子學

王中林院士到現在已經在國際一流刊物上發表了超過1300篇期刊論文（其中31篇發表在Science、Nature及Nature子刊上），6本科學專著，超過200項專利。學術論文已經被引用113000次以上，是世界上在材料和納米技術論文引用次數最多的前五位作者之一。

為方便大家快速預覽近年來王中林院士和他的研究團隊的科研成就，小編匯總了在材料人上宣傳過的成果：

發表的論文：

1.Nano Energy : 一種基于液-固界面摩擦納米發電機的高靈敏度波浪傳感器及其在智能海工裝備的應用

美國佐治亞理工學院王中林院士(通訊作者)等提出并系統地探究了一種基于液固界面摩擦納米發電機的高靈敏度波浪傳感器，并在Nano Energy上發表了題為“A highly-sensitive wave sensor based on liquid-solid interfacing triboelectric nanogenerator for smart marine equipment”的研究論文。上述波浪傳感器由銅電極、覆蓋具有微結構表面的聚四氟乙烯膜制成。作者系統地研究了傳感器基底、波高、頻率和鹽度對波浪傳感器輸出性能的影響。結果發現，輸出電壓隨波浪高度呈線性增加。電極寬度為10 mm的波浪傳感器，靈敏度為23.5 mV/mm，意味著波浪傳感器可以感知毫米范圍內的波高。此外，通過加寬電極和/或增強表面疏水性可以進一步提高靈敏度。在波浪水槽中，波浪傳感器成功地用于實時監測模擬海上平臺周圍的波浪信息。因此，新型波浪傳感器有望用于智能海工裝備周圍的波浪信息監測。

文獻鏈接：A highly-sensitive wave sensor based on liquid-solid interfacing triboelectric nanogenerator for smart marine equipment (Nano Energy, 2018, DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.12.041)

2.Adv. Funct. Mater.:綜合熱釋電光電子學效應增強的ZnO / Ag肖特基結紫外探測器

北京師范大學的王瑩碩士和北京納米能源與系統研究所的朱來攀博士（共同第一作者）在美國佐治亞理工學院的王中林院士和北京師范大學的王兆娜教授的共同指導下報道了一種利用綜合的熱釋電光電子學效應來設計和制造 ZnO /Ag 肖特基結的自供電柔性 UV PDs。通過利用初級熱釋電效應使得自供能的 PDs 在 325 nm 光照射下的最大瞬態光響應度可以達到 1.25 mA W^-1，比穩態響應提高 1465 ％。相對持久的二次熱釋電效應削弱了肖特基勢壘的高度，并導致穩態光電流隨著光功率密度的增加而減小。當功率密度足夠大時，穩態光電流變為反向。基于熱釋電電勢的能帶調控作用，研究者們揭示了綜合熱釋電光電子學效應對瞬態和穩態光電流的相應調制機制。研究結果有利于進一步闡明熱釋電光電子學效應對器件光電流的影響機制，并為進一步優化自供能 PD 性能提供了一種潛在方法。研究成果以題為“Comprehensive Pyro-Phototronic Effect Enhanced Ultraviolet Detector with ZnO / Ag Schottky Junction”發布在國際著名期刊?Adv. Funct. Mater.上。

文獻鏈接：Comprehensive Pyro-Phototronic Effect Enhanced?Ultraviolet Detector with ZnO/Ag Schottky Junction（Adv. Funct. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adfm.201807111）

3.Nano Energy: 用于面內應變映射的柔性Li摻雜ZnO壓電晶體管陣列

中科院北京納米能源與系統研究所的Ming Song（第一作者）在翟俊宜和王中林教授（通訊作者）的指導下，在國際頂級期刊Nano Energy上發表了文章：Flexible Li-doped ZnO Piezotronic Transistor Array for In-plane Strain Mapping。在本研究中，首次展示了基于薄膜的壓電式晶體管陣列，對傳感單元的壓電效應進行了研究和定性表征。單位的應變靈敏度（應變系數）提高至199，這是商用箔規的靈敏度的約100倍。在每個傳感單元上進行校準后，通過傳感器陣列成功地測量并映射了應用于器件上的應變分布，這顯示了基于薄膜的壓電式晶體管陣列在高空間分辨率，高靈敏度場的變形傳感應用中的巨大潛力。

文章鏈接：Flexible Li-doped ZnO Piezotronic Transistor Array for In-plane Strain Mapping. (Nano Energy, DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.11.013)

4.Adv. Mater.：利用摩擦納米發電機實現強關聯氧化物的動態電子摻雜

在佐治亞理工學院王中林院士和中國科學技術大學鄒崇文研究員（共同通訊作者）團隊的帶領下，與西安交通大學和河南科技大學合作，通過集成TENG提出了一種新穎的三端VO₂器件。誘導電子在VO₂通道中出現并消失，通過接觸和分離TENG的PTFE和尼龍層來控制。FEA模擬顯示VO₂的感應電子平均密度可以高達10¹⁰~10¹¹cm^-2，可以實現更高的密度（≈10¹²?cm^-2），以改善TENG-VO₂在真空條件下的性能。實驗結果表明，在不同溫度下，TENG-VO₂裝置可以調節VO₂通道的電阻，VO₂的PTR調節程度更為顯著。第一性原理計算結果進一步證實，TENG器件在VO₂中的感應電子摻雜將向上移動E_F并逐漸占據3d軌道，從而產生明顯的相位調制。目前的研究不僅證明了電荷摻雜以調整相關氧化物的電子態，而且還將TENG的應用擴展到新型tribotronic晶體管或其他相關氧化物器件的開發中。相關成果以題為“Dynamic Electronic Doping for Correlated Oxides by a Triboelectric Nanogenerator”發表在了Adv. Mater.上。

文獻鏈接：Dynamic Electronic Doping for Correlated Oxides by a Triboelectric Nanogenerator（Adv. Mater. ,2018,DOI：10.1002/adma.201803580）

5.AFM：用于自供電醫療產品的多級納米結構纖維素纖維基摩擦納米發電機

美國喬治亞理工學院王中林院士、我國四川大學盧燦輝教授（共同通訊作者）和何旭博士（第一作者）、鄒海洋博士（共同第一作者）在著名期刊Advanced? ?Functional? Materials上發表了題為A Hierarchically Nanostructured Cellulose Fiber-Based?Triboelectric Nanogenerator for Self-Powered Healthcare Products的文章。本文采用了環保、通用、高效的方法，通過構造多級納米結構和利用摩擦納米發電機獨特的發電模式，制備了具有去除PM2.5、抗菌和自供電監測人體呼吸的纖維素纖維基摩擦納米發電機（cf-TENG），闡明了它對改善空氣質量和呼吸監測的優異性能。上述成果表明了作者制備的多級納米結構cf-TENG在用于醫療自供電可穿戴電子器件中有巨大的潛力。

文獻鏈接：A Hierarchically Nanostructured Cellulose Fiber‐Based Triboelectric Nanogenerator for Self‐Powered Healthcare Products（Adv. Funct. Mater.?，2018，DOI：10.1002/adfm.201805540）

6.Adv. Mater.：可拉伸的紗線嵌入式摩擦納米發電機作為電子皮膚用于生物力學能量采集和多功能壓力傳感

美國佐治亞理工學院王中林教授課題組開發了一種簡單、低成本的方法制備可拉伸的摩擦納米發電機的方法，其可以用作多功能電子皮膚，并實現了生物力學能量的采集以及多種機械刺激的感知。通過在硅橡膠彈性體中嵌入連續的“鏈式”柵欄狀交錯的導電網絡，賦予了該種電子皮膚以良好的透明性和拉伸性、高壓敏感性以及優異的機械穩定性。研究表明，該摩擦納米發電機能夠點亮高達170個LED，而且其作為多功能傳感器能夠監測人的諸如動脈脈沖和聲音振動等生理信號。該成果以題為"A Stretchable Yarn Embedded Triboelectric Nanogenerator as Electronic Skin for Biomechanical Energy Harvesting and Multifunctional Pressure Sensing"發表在Advanced Materials上。

文獻鏈接：A Stretchable Yarn Embedded Triboelectric Nanogenerator as Electronic Skin for Biomechanical Energy Harvesting and Multifunctional Pressure Sensing??(Adv. Mater. 2018, DOI: 10.1002/adma.201804944)

7.Nano Energy : 柔性摩擦納米發電機與柔性電池集成構筑可穿戴的自充電電源組

中科院北京納米能源與系統研究所王中林院士、孫春文研究員、西班牙馬德里材料研究所José Antonio Alonso教授(共同通訊作者)等將柔性摩擦納米發電機(TENG)與柔性電池集成構筑可穿戴的自充電電源組，并在Nano Energy上發表了題為“Structural and Electrochemical Properties of LiMn_0.6Fe_0.4PO₄ as a Cathode Material for Flexible Lithium-ion Batteries and Self-charging Power Pack”的研究論文。作者首先通過中子粉末衍射(NPD)技術研究了Fe摻雜對LiMnPO₄(LMP)結構的影響。所制備的LiMn_0.6Fe_0.4PO₄/碳(LMFP/C)材料在1C的電流密度下顯示出90 mAh·g^-1的較高比容，是LiMnPO₄/C的約5倍，其具有1000次循環以上的出色循環性能。電化學性能的改善應歸因于(Mn,Fe)O₆的較高八面體畸變以及LMFP中鋰的各向異性橢球較少而易于Li擴散。之后，作者進一步組裝了具有LMFP/C正極和原位聚合電解質的柔性LIB，其表現出優異的柔韌性和可循環性。彎曲300次后，電池沒有明顯的性能下降。最后，作者將柔性摩擦電納米發電機(TENG)與柔性電池集成，形成可穿戴的自充電電源組。TENG可以收獲機械能并將其轉換成電能，為電池充電進而為柔性電致變色膜提供能量。通過每日人體運動，柔性LIB的開路電壓(VOC)在約20 min內從3.32V增加到3.51V。

文獻鏈接：Structural and Electrochemical Properties of LiMn_0.6Fe_0.4PO₄ as a Cathode Material for Flexible Lithium-ion Batteries and Self-charging Power Pack (Nano Energy, 2018, DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.08.007)

8.Adv. Funct. Mater.: 耦合彈簧及多層結構的球形摩擦納米發電機高效收集水波能

來自中國科學院北京納米能源與系統研究所的王中林院士團隊在Advanced Functional Materials上發表題為“Spherical Triboelectric Nanogenerators Based on Spring‐Assisted Multilayered Structure for Efficient Water Wave Energy Harvesting”的論文，碩士生肖天笑、梁茜和蔣濤副研究員是論文的共同第一作者。在這項工作中，作者設計了一種基于彈簧及多層結構的球形TENG單元，并組成TENG陣列來收集水波的能量。彈簧結構的引入可以將低頻水波運動轉化為高頻振動，提高了球形TENG的輸出性能，而多層結構提高了空間利用率，導致球形單元的輸出更高。由于其獨特的結構，一個球形TENG單元的輸出電流可達120μA，比以往滾動球形TENG單元的輸出電流大兩個數量級，在水波的觸發下，最大輸出功率可達7.96 mW。由四個單元集成得到的TENG陣列能夠成功驅動幾十個LED燈，并為電子溫度計供電。這項研究展示了納米發電機在大規模藍色能源收集中的重要應用前景。

文獻鏈接：Spherical Triboelectric Nanogenerators Based on Spring‐Assisted Multilayered Structure for Efficient Water Wave Energy Harvesting, (Advanced Functional Materials, 2018, DOI: 10.1002/adfm.201802634)

9.AEM：多功能芯 - 鞘紗用于可持續生物機械能量收集和實時人機交互傳感

佐治亞理工學院王中林院士課題組（通訊作者）相關論文“Versatile Core-Sheath Yarn for Sustainable Biomechanical Energy Harvesting and Real-Time Human-Interactive Sensing”發表在能源期刊Advanced Energy Materials（影響因子：16.72）上，第一作者董凱。王中林團隊設計并制造了一種具有同軸芯鞘和內置彈簧式螺旋纏繞結構的高度可拉伸的TENG紗線，用于機械能量采集和實時人機交互傳感。由于內置彈簧纏繞和芯鞘共軛這兩種結構，所開發的TENG紗線具有靈活性，高度可拉伸性，舒適性，持久性以及對各種機械刺激的高度敏感性，旨在采集多種機械能量以及捕獲各種類型的人體運動信號。

10.Nano Energy：電荷泵浦實現超高電荷密度摩擦納米發電機

在中國科學院北京納米能源與系統研究所所長、佐治亞理工學院校董教授王中林院士和張弛研究員（共同通迅作者）的帶領下，許亮博士和布天昭等人組成的研究團隊為提高TENG器件的電荷密度，設計了一種具有浮置層結構和電荷泵浦能力的電荷自泵浦摩擦納米發電機（self-charge-pumping triboelectric nanogenerator, SCP-TENG）器件。所設計的浮置層結構可以積累并束縛超高密度電荷，并產生靜電感應效應，電荷泵浦可以持續地向浮置層中泵送電荷，基于兩者的SCP-TENG器件在普通環境條件下，實現了1020μC/m²的超高有效表面電荷密度，達到了空氣擊穿電荷密度閾值的4倍左右，創造了新的電荷密度記錄。更為重要的是，這項工作提出了一個簡單而普遍的大幅提高TENG的電荷密度以及輸出的策略，使得表面電荷密度主要取決于絕緣層的介電強度，因此，在不久的將來仍具有進一步大幅提升的潛力。由于電荷密度的提升不再依賴于更強烈的摩擦，也解決了摩擦生熱及器件耐久性的問題。在電磁式發電機中，廣泛采用的電磁鐵通過電流激發磁場，與此相似，本工作提出采用注入束縛電荷來取代摩擦靜電荷而激發電場，這一思想將可能對TENG性能的提升產生重要影響。相關成果以“Ultrahigh Charge Density Realized by Charge Pumping at Ambient Conditions for Triboelectric Nanogenerators”為題發表在了Nano Energy上。

Liang Xu^#, Tian Zhao Bu^#, Xiao Dan Yang, Chi Zhang^*, Zhong Lin Wang^*, Ultrahigh Charge Density Realized by Charge Pumping at Ambient Conditions for Triboelectric Nanogenerators, Nano Energy, 2018, DOI: 10.1016/j.nanoen.2018.05.011（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518303264）

11.ACS Nano：超短溝道的壓電電子學晶體管

在中科院北京納米能源與系統研究所所長，佐治亞理工學院校董教授王中林院士和西安電子科技大學秦勇教授的指導下，王龍飛博士、劉書海和殷鑫博士等研究成員制備了一種新型的、溝道只有2 nm的超薄氧化鋅壓電電子學晶體管，首次將壓電電子學效應引入到二維超薄非層狀壓電半導體材料中。該工作系統地研究了二維超薄氧化鋅垂直方向上的壓電特性，利用金屬-半導體界面處產生的壓電極化電荷（即垂直方向上的壓電電勢）作為柵極電壓有效地調控了該器件的載流子輸運特性，并且通過將兩個超薄壓電電子學晶體管串聯實現了簡易的壓力調控的邏輯電路。這項研究證實了壓電極化電荷在超短溝道中“門控”效應的有效性，該器件不需要外部柵電極或任何其它在納米級長度下具有挑戰性的圖案化工藝設計。這項研究成果開辟了壓電電子學效應在二維非層狀壓電半導體材料的研究，并且在人機界面、能源收集和納米機電系統等領域具有潛在的應用前景。相關研究成果以? “Ultrathin Piezotronic Transistors with 2 nm Channel Lengths”發表在ACS Nano上。

文獻鏈接：Ultrathin Piezotronic Transistors with 2 nm Channel Lengths (ACS Nano, 2018, DOI: 10.1021/acsnano.8b01957)

12.Adv. Mater.: 具有自修復功能的柔性摩擦納米發電機

美國佐治亞理工學院校董教授王中林院士與H. Jerry Qi教授課題組合作，博士生鄧佳楠，博士后匡曉和博士生劉瑞遠利用新型塑料vitrimer聚合物制備了一種可以收集生物機械能和探測生物運動信號的摩擦納米發電機（VTENG）。通過將導電銀納米線網絡嵌入到基于熱動力雙硫鍵骨架的vitrimer聚合物中，該裝置實現了能量收集，信號傳感和自修復的獨特性能。器件的損傷可以通過結構中的動態化學鍵在熱刺激下得到快速修復，同時也能夠實現小面積器件到大面積器件的拼接以及二維到三維的折疊轉化。實驗不僅展示了VTENG作為柔性、可自修復的壓力傳感器和生物機械能收集裝置，也實現了輸出性能隨著器件拼接規模增加而增長。與其他類型的柔性發電裝置相比，這種器件又具有更長的使用壽命和設計兼容性，是功能聚合物在柔性電子器件中的有效應用。該研究成果以 Vitrimer Elastomer-Based Jigsaw Puzzle-Like Healable Triboelectric Nanogenerator for Self-Powered Wearable Electronics為題，發表在近期的Advanced Materials上 (DOI: 10.1002/adma.201705918)。

文獻鏈接：Vitrimer Elastomer-Based Jigsaw Puzzle-Like Healable Triboelectric Nanogenerator for Self-Powered Wearable Electronics(Adv. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adma.201705918)

13.Materials Today：摩擦納米發電機陣列結合機器學習助力自供能人機交互系統安全

中國科學院北京納米能源與系統研究所所長，佐治亞理工學院校董教授王中林院士（通訊作者）課題組研發了一套雙因素驗證、基于壓強增強的擊鍵動力學和摩擦納米發電機陣列的身份驗證和識別系統。此發明里使用的基于摩擦納米發電機的主動感測硬件在系統完整性方面優于基于傳統壓力傳感器的鍵盤，并且在信號質量方面優于之前的摩擦電傳感器件。課題組首先在基于摩擦電的擊鍵裝置里引入了一層新的屏蔽電極用于防止誤觸，有效地將信號與干擾加噪聲比從2db提高到10dB。在不同的按鍵力度下，所發明的擊鍵裝置會產生不同大小的電壓信號，從而使得在沒有傳統壓力傳感器的情況下也能夠體現打字力和手指大小等對電信號的影響，實現壓強增強的擊鍵動力學分析。通過采用支持向量機的監督式機器學習算法對提取出的用戶特征信息進行訓練和識別，可以實現高達98.7%的識別準確率。這是摩擦納米發電機與機器學習技術的第一次深度融合，該系統可以實現對于用戶身份的實時連續監測和識別，具有成本低廉、識別率高、適用性廣等特點，在物聯網、智慧城市、賽博網絡安全、互聯網金融中具有廣泛的應用前景。相關成果以“Keystroke dynamics enabled authentication and identification using triboelectric nanogenerator array”為題發表在Materials Today上。

文獻鏈接：Keystroke dynamics enabled authentication and identification using triboelectric nanogenerator array?(Materials Today, 2018, 10.1016/j.mattod.2018.01.006)

14.Nano energy:混合電解質膜用于固態鋰離子電池

中國科學院北京納米能源與系統研究所孫春文教授、王中林院士（共同通訊）等人在Nano Energy上發表了一篇名為“A Durable and Safe Solid-State Lithium Battery with a Hybrid Electrolyte Membrane”的文章。研究人員首次利用基于Li₇La₃Zr₂O₁₂ 混合固態電解質來設計高性能的固相鋰離子電池，混合電解質膜由Li₇La₃Zr₂O₁₂ 和PVDF-HFP 聚合矩陣組成。基于混合電解質膜的固相鋰離子電池，在室溫下，充放電電流密度為0.5 C時擁有120 mA h g^-1的原始可逆放電容量，而且能高效地儲存高頻率輸出的脈沖能量。

【文獻鏈接】A Durable and Safe Solid-State Lithium Battery with a Hybrid Electrolyte Membrane（Nano Energy，2018，DOI: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.01.028）

15.ACS Nano：耦合摩擦納米發電機網絡高效收集波浪能

中國科學院北京納米能源與系統研究所王中林院士課題組首次成功實現了耦合摩擦納米發電機網絡對波浪能的收集，通過網格式TENG網絡中各單元的耦合作用，大幅度提升了TENG在真實波浪環境中的工作效能。研究組首先基于紫外改性及摻混微顆粒的硅膠材料構建了高性能TENG單元，實現了電荷量的大幅提升、對微小機械擾動的靈敏響應及良好的耐久性。在低頻正弦激勵下，單個TENG單元的峰值功率可達1.28毫瓦，平均功率為0.3毫瓦。在單元優化的基礎上，構建了4×4排列的16個球形TENG的陣列，整流的單次輸出電荷量達2.14微庫，在低頻激勵下可輸出5.93毫瓦的峰值功率和2.04毫瓦的平均功率。通過真實波浪環境實驗，闡明了網絡連接對于提升TENG單元效能的重要作用，提出了三種單元連接策略并構建了相應的網絡，其中柔性連接結構顯示出更好的效果，相比于未連接的分散單元狀態，柔性連接網絡的電荷量輸出可為未連接的10倍以上。最后，采用耦合TENG網絡在水波驅動下為溫度計供電，成功采集了水體的溫度，證實了其應用于海洋監測儀器供電等領域的潛力。此項研究展示了摩擦納米發電機網絡可作為波浪能收集的一種新穎有效的技術方案，同時也提出了高效的網絡連接策略，將可用于向更大規模的單元系統擴展，形成TENG模塊和大型網絡，為大范圍收集海洋波浪能提供了可行的實驗方案。相關成果以“Coupled Triboelectric Nanogenerator Networks for Efficient Water Wave Energy Harvesting”為題發表在ACS Nano上。

文獻鏈接：Coupled Triboelectric Nanogenerator Networks for Efficient Water Wave Energy Harvesting (ACS Nano, 2018, DOI: 10.1021/acsnano.7b08674)

16.Materials Today：基于仿生水母的摩擦納米發電機可用于收集水波能量和自驅動傳感

在中國科學院北京納米能源與系統研究所王中林院士（通訊作者）的帶領下，研究團隊陳寶東博士后、唐偉副研究員（共同一作）等人首次研究了一種仿生水母的柔性摩擦納米發電機（bionic-jellyfish TENG, bjTENG），該發電機結合了仿生模擬水母運動姿態，結構設計和材料制備，利用水壓變化作為驅動力，它可以較容易的從低頻運動的水波中獲取能量并轉化為電能。這種新穎的bjTENG擁有了較好柔性和彈性，在PDMS封裝外殼保護下，其內部的聚合納米復合薄膜作為摩擦電層，整個裝置通過水面懸浮物固定，可置于不同深度的水中，實現了低頻水波運動下的TENG水下發電和自驅動水面溫度和波動情況的監測。該發電裝置在深度為60 cm、頻率為0.75 Hz水中時，穩定輸出電壓為147 V，電流密度和轉移電荷密度達到了11.8 mA/m²和22.1 μC/ m²，可容易點亮幾十個綠色LEDs燈。此外，通過自組的自驅動溫度傳感裝置、自驅動無線水波預警系統成功地展示了其實用性、創造性和新穎性。相關成果以題為“Water wave energy harvesting and self-powered liquid-surface fluctuation sensing based on bionic-jellyfish triboelectric nanogenerator” 發表在了Materials Today上。

文獻鏈接：Water wave energy harvesting and self-powered liquid-surface fluctuation sensing based on bionic-jellyfish triboelectric nanogenerator（Materials Today, 2017, DOI: 10.1016/j.mattod.2017.10.006）

17.Adv. Mater. ：基于熱釋電光電子學效應的寬譜光探測(325-1550 nm)

在佐治亞理工學院教授、中科院北京納米能源與系統研究所所長王中林院士的指導下，戴葉婧副教授、王幸福博士和彭文博博士等研究人員通過簡單的水熱合成法制備了基于p-Si/n-CdS異質結的自驅動柔性光探測器件，其光響應范圍甚至超出了Si和CdS的本征帶隙的限制，展示了從紫外（325 nm）到近紅外（1550 nm）波段的寬譜響應，且具有較快的響應速度（幾百微秒~幾毫秒）。這歸因于熱釋電光電子學效應，利用光誘導出的熱釋電電勢調制載流子的光電過程，從而提高光響應性能。此外，該自驅動光探測器的探測光譜范圍可以基于熱釋電光電子學效應而進一步擴大。相關研究成果以“Self-Powered Si/CdS Flexible Photodetector with Broadband Response from 325 to 1550 nm Based on Pyro-phototronic Effect: An Approach for Photosensing below Bandgap Energy”為題發表在近期的Advanced Materials雜志上（DOI: 10.1002/adma.201705893）。?

文獻鏈接：Powered Si/CdS Flexible Photodetector with Broadband Response from 325 to 1550 nm Based on Pyro-phototronic Effect: An Approach for Photosensing below Bandgap Energy (Adv. Mater. 2018, DOI: 10.1002/adma.201705893)

18.Adv. Mater.:具有形狀記憶功能的柔性摩擦納米發電機

美國佐治亞理工學院的H. Jerry Qi教授與中科院北京納米能源與系統研究所所長、美國佐治亞理工學院校董教授王中林院士，蘇州大學的孫寶全教授合作（共同通訊作者），博士生劉瑞遠，博士后匡曉和博士生鄧佳楠利用熱響應形狀記憶聚合物制備了一種可以收集生物機械能和探測生物運動信號的摩擦納米發電機。通過結合形狀記憶材料的獨特性能和離子導電液體電極的可流動性，這種摩擦納米發電機可以隨著不同使用要求改變并且維持特定形狀。除了能夠采集機械能，這種裝置還可以作為一種多功能的可穿戴柔性自驅動傳感器，該工作展示了功能材料在能量采集器件，自驅動傳感器和柔性機器人中的新應用。

文獻鏈接：Shape Memory Polymers for Body Motion Energy Harvesting and Self-Powered Mechanosensing (Adv. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adma.201705195)

19.Nano Energy：由3D打印制成的三維超柔性摩擦納米發電機

在中國科學院北京納米能源與系統研究所王中林院士（通訊作者）的帶領下，課題組陳寶東博士后、唐偉副研究員和蔣濤副研究（共同一作）等人首次研究了一種實用的超柔性三維摩擦納米發電機（3D-TENG），它可以從低頻的生物運動中獲取能量并轉化為電能，來驅動電子器件或為其充電；更加重要的是，該發電設備是通過獨特的增材制造技術——混合3D打印實現的。不同于之前基于電介質薄膜作為摩擦電材料的TENG，這種超柔性3D-TENG使用打印的三維復合樹脂結構（具有1μm的高印刷精度）和離子水凝膠作為摩擦帶電層和電極，實現了TENG的超柔性三維發電結構和高密度集成。它可以應用于生物力學的能量收集（如通常小于3赫茲的人體運動），在約1.3Hz的低頻下，瞬時峰值功率密度達到了10.98W/m³，轉移電荷密度為0.65mC/ m³。此外，通過自組的自驅動可穿戴設備成功地展示了其實用性、創造性和新穎性，即野外自驅動LED閃爍和蜂鳴器SOS求救信號系統、自驅動智能LED照明鞋以及充電功能。相關成果以題為“Three-dimensional ultraflexible triboelectric nanogenerator made by 3D printing”發表在了Nano Energy上。

文獻鏈接：Three-dimensional ultraflexible triboelectric nanogenerator made by 3D printing（Nano Energy, 2017, DOI: 10.1016/j.nanoen.2017.12.049?）

20.Adv. Energy Mater.：柔韌性螺旋結構的摩擦納米發電機的新發現

納米能源與系統研究所王中林院士（通訊作者）課題組以硅膠彈簧作為螺旋結構的基體材料，制備了柔韌性很好的摩擦納米發電機。該螺旋結構的摩擦納米發電機能夠收集任意方向的振動能量，能夠將環境激勵轉換為電能。另外，螺旋結構的摩擦納米發電機的輸出信號，能夠作為自供電探測器。相關成果以“A Soft and Robust Spring Based Triboelectric Nanogenerator for Harvesting Arbitrary Directional Vibration Energy and Self-Powered Vibration Sensing” 為題發表在Advanced Energy Materials上。

文獻鏈接：A Soft and Robust Spring Based Triboelectric Nanogenerator for Harvesting Arbitrary Directional Vibration Energy and Self-Powered Vibration Sensing (Adv. Energy Mater., 2017, DOI: 10.1002/aenm.201702432)。

21.ACS Nano：基于液態金屬摩擦納米發電機的加速度傳感器

來自西南交通大學的楊維清教授和佐治亞理工學院的王中林教授（共同通訊作者）的課題組在ACS Nano上發表了題為Self-powered Acceleration Sensor Based on Liquid Metal Triboelectric Nanogenerator for Vibration Monitoring的文章，介紹了他們在自驅動加速度傳感器上取得的新進展。他們設計了一種基于液態金屬摩擦納米發電機的自驅動加速度傳感器，該傳感器主要由液態金屬以及納米纖維薄膜組成。應用聚合物納米纖維結構可以顯著提高加速度傳感器的輸出性能，該加速度傳感器的量程達到0-60 m/s²，其靈敏度高達0.26 V·s/m²，當加速度為60 m/s²時，該加速度傳感器可以產生15.5 V的電壓以及300 nA的電流。使用液態金屬則賦予了該加速度傳感器優異的耐久性能，在連續測試200 000周期后，傳感器的輸出電壓基本沒有變化。該加速度傳感器在振動監測、分析以及可穿戴設備中具有極高的應用潛質。

原文鏈接：Self-powered Acceleration Sensor Based on Liquid Metal Triboelectric Nanogenerator for Vibration Monitoring (ACS Nano, 2017, DOI: 10.1021/acsnano.7b03818)

22.Adv. Mater. : 高功率、多功能三維正交編織摩擦納米發電織物

中科院王中林院士研究團隊在Adv.Mater.上發表最新研究成果 “3D Orthogonal Woven Triboelectric Nanogenerator for Effective Biomechanical Energy Harvesting and as Self-Powered Active Motion Sensors”。在該文中，通過結合不銹鋼/聚酯混紡紗線、PDMS包覆的能量收集紗線和絕緣結合紗線，研究人員成功構筑了高輸出功率的三維正交編織TENG（3DOW-TENG）織物。此3DOW-TENG織物在擊打頻率為3 Hz時，最大輸出功率高達263.36 mW m^-2，遠高于傳統二維TENG織物。除此之外，自供電的3DOW-TENG織物在生物機械能量收集和運動信號追蹤方面性能優異。此研究工作也為多功能自供電織物在可穿戴電子、住宅安保與健康監護等領域的應用提供了新的方向。

文獻鏈接：3D Orthogonal Woven Triboelectric Nanogenerator for Effective Biomechanical Energy Harvesting and as Self-Powered Active Motion Sensors（Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201702648）

23.ACS nano：透明柔性自驅動觸覺傳感器研制成功

在中國科學院北京納米能源與系統研究所王中林和李從舉的指導下，博士生袁祖慶等研究人員基于摩擦納米發電機的物理傳感機制，研制出了一種透明柔性的摩擦傳感器陣列（Triboelectric sensing array, 以下簡稱TSA）。該器件兼具高透明度、可彎曲性和多點觸控操作，能夠同時實現生物機械能收集、觸覺感知、智能解鎖等功能。該工作為透明、可彎曲柔性觸覺傳感器陣列的研究提供了一個全新的視角，研究成果發表在近期的ACS nano（DOI: 10.1021/acsnano.7b03680）上。

文獻鏈接：Transparent and Flexible Triboelectric Sensing Array for Touch Security Applications（ACS Nano,2017,DOI:10.1021/acsnano.7b03680）

24.Nature Communications：超高摩擦電荷密度刷新摩擦納米發電機性能記錄

在中科院北京納米能源與系統研究所所長、佐治亞理工學院校董教授王中林院士的指導下，王杰研究員、吳昌盛博士生和戴葉婧副教授等研究人員首次利用真空環境和鐵電材料將可輸出摩擦電荷密度提高了一個數量級、最大輸出功率密度提高了兩個數量級。基于常規的由銅薄膜和聚四氟乙烯薄膜組成的摩擦納米發電機，相關科研人員先是利用軟接觸和碎片結構使摩擦表面得到更為有效的利用，將空氣中的摩擦電荷密度從50 μC m^-2增大到120 μC m^-2。接著，利用高真空環境將空氣擊穿的影響降至最低，把摩擦電荷密度進一步提升到660 μC m^-2，創造新的歷史記錄。最后，研究人員在聚四氟乙烯薄膜下引入鐵電材料，將摩擦起電的表面極化和鐵電材料的電滯介電極化進行耦合，使得摩擦電荷密度進一步跳躍到了1003 μC m^-2。這把即使是在普遍低速運動下（2 Hz）的傳統摩擦納米發電機的最大輸出功率密度提高了兩個數量級，從0.75 W m^-2提高到了50 W m^-2。 相關工作以題為“Achieving ultrahigh triboelectric charge density for efficient energy harvesting”于今年7月20日發表在Nature Communication，通訊作者為北京納米能源與納米研究所的王中林院士。?

文獻鏈接：Achieving ultrahigh triboelectric charge density for efficient energy harvesting，http://www.nature.com/articles/s41467-017-00131-4。

25.ACS Nano：壓電光電子學效應實現Si基近紅外探測器光響應度提高數百倍

在佐治亞理工學院教授、中科院北京納米能源與系統研究所所長王中林院士的指導下，戴葉婧副教授、王幸福博士和彭文博博士等研究人員首次將壓電光電子效應引入到硅基近紅外探測器中，在硅基底上通過水熱合成壓電半導體硫化鎘納米線獲得了Si/CdS異質結光探測器，利用壓電半導體硫化鎘的壓電效應來調控非壓電半導體材料硅的光電性能。實驗結果發現在壓電光電子學效應的調控下，光響應度從79.7 mA/W增加到19.4 A/W，且其值最大可增加366倍，優于目前商用的硅基近紅外光探測器；器件探測率也提高了兩個數量級，其峰值可達到1.8′10¹² cm Hz^1/2/W。同時，響應時間上升沿和下降沿時間分別從63 ms和36 ms降低到9.7 ms 和8.6 ms。相關研究成果以“Largely Improved Near-Infrared Silicon-Photosensing by the Piezo-Phototronic Effect“為題發表在2017年7月的ACS Nano上。

文獻鏈接：Largely Improved Near-Infrared Silicon-Photosensing by the Piezo-Phototronic Effect（ACS Nano, 2017, Doi:10.1021/acsnano.7b02811）

26.Nano Energy：摩擦納米發電機高效率收集水下超聲波能

來自中國科學研究院北京納米能源與系統研究所、佐治亞理工學院的王中林院士（通訊作者）等人提出將摩擦層材料的宏觀設計與微觀機理相結合收集水下高頻超聲波振動能, 在透明的亞克力板上的小孔中填充自由運動的小球，當所設計的器件收集外界振動時，孔中自由的小球上下運動，與器件的上、下電極摩擦，電極上產生自由流動的感應電荷。該結構可以同時收集高、低頻率的振動能量，表現出優異的輸出電性能，其最大的峰值輸出電流可達到幾百毫安，最大的有效輸出電流可達到1.43mA，相對于已有文獻報道的數據，提升了2-3個數量級。該結構的器件無需體積較大的能量管理電路，就能夠持續不斷的驅動各種可穿戴電子設備和日常生活中照明燈，展現出良好的應用前景。相關研究成果以“High Efficient Harvesting of Underwater Ultrasonic Wave Energy by Triboelectric Nanogenerator”為題發表在2017年5月30日的Nano Energy上。

原文鏈接：High Efficient Harvesting of Underwater Ultrasonic Wave Energy by Triboelectric Nanogenerator（Nano Energy，2017, DOI:10.1016/j.nanoen.2017.04.053. ）

27.Nano Lett.：由壓電-光電子效應驅動的發光效率高且衰退低的GaN基紫外發光二極管

來自佐治亞理工學院、中科院國家納米科學中心的王中林院士和華南師范大學的李述體研究員（共同通訊）等人對GaN基紫外發光二極管進行了研究，所得器件不僅具有增強的發光效率，同時抑制了量子效率降低的現象。相關研究成果以“Simultaneously Enhancing Light Emission and Suppressing Efficiency?Droop in GaN Microwire-Based Ultraviolet Light-Emitting Diode by?the Piezo-Phototronic Effect”為題發表在了2017年5月10 日的Nano Letters上。

實驗中得到了同質的GaN p-n結Ⅲ-氮基發光二極管，并證實了在壓電-光電子效應作用下GaN納米線基p-n結紫外發光二極管的發光效率較高且量子效率衰減被抑制。通過施加-0.12%的垂直于p-n結界面的靜電壓縮形變，LED的相對外量子效率增強超過了600%，同時，量子效率衰減從46.6%降低到7.5%，對應的起始電流密度移動從10轉移到26.7A cm^-1。文中還從理論上證實了由壓電-光電子效應引起的增強的電子束縛和空穴注入的提高。

文獻鏈接：Simultaneously Enhancing Light Emission and Suppressing Efficiency?Droop in GaN Microwire-Based Ultraviolet Light-Emitting Diode by?the Piezo-Phototronic Effect（Nano Lett., 2017, DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b01004）

28.ACS Nano：一種高效去除顆粒物的方法—摩擦納米發電機增強型納米纖維空氣過濾器

北京時間5月10日，中國科學院北京納米能源與系統研究所王中林院士和李從舉研究員（共同通訊作者）在ACS Nano上發表最新研究成果“Triboelectric Nanogenerator Enhanced Nanofiber Air Filters for Efficient Particulate Matter Removal”，研究開發了一種高效旋轉摩擦納米發電機（R-TENG）增強型聚酰亞胺（PI）納米纖維空氣過濾器，用于環境氣氛中PM的去除。研究人員對不同粒徑的PM進行了過濾去除實驗，得到了具有指導意義的實驗數據。這種空氣凈化和霧霾處理的方法，具有零臭氧釋放和低壓降的優異性能。

文獻鏈接：Triboelectric Nanogenerator Enhanced Nanofiber Air Filters for Efficient Particulate Matter Removal（ACS Nano, 2017, DOI:10.1012/acsnano.7b02321）

29.Adv. Funct. Mater.：摩擦納米發電機最大有效能量輸出的主要限制因素—空氣擊穿效應

北京時間5月2日 ，中科院王中林院士課題組在Adv. Funct. Mater.上發表最新研究成果“Maximized Effective Energy Output of Contact-Separation-Triggered Triboelectric Nanogenerators as Limited by Air Breakdown”，證實空氣擊穿效應是限制CS模式TENG最大有效功率輸出的主要因素。

此次，王中林院士課題組在高阻抗外部負載下，證實在低閾值表面電荷密度為40-50μCm^-2的CS模式TENG中，存在空氣擊穿效應，限制了TENG的最大有效能量輸出。研究人員進一步對不同壓力和氣體環境等因素進行了探索，為如何降低空氣擊穿效應的影響提出了解決方案。

文獻連接：Maximized Effective Energy Output of Contact-Separation-Triggered Triboelectric Nanogenerators as Limited by Air Breakdown（Adv.Funct.Mater., 2017, DOI:10.1002/adfm.201700049）

30.ACS Nano：摩擦型納米發電機用于非鉑碳基電極電化學降解有機污染物的供能

2012年，王中林研究小組發明的摩擦型納米發電機(triboelec tricnanogenerator，TENG)可以很方便地將機械能轉化為電能，并且相比于傳統電化學方法具有自供能，環境適用性好的特點。因此他們在2013年便制備出基于鉑電極的摩擦型納米發電機用于水中污染物處理。雖然鉑電極催化作用極好，但是王中林教授和高書燕教授的研究團隊仍然想用碳材料，尤其是來源于生物質的碳材料來替代昂貴的鉑。最終他們創造性地以豆腐制品為原材料，合成出了碳基材料電極，并用多層連接的摩擦型納米發電機(multilayer linkage TENG，ML-TENG)供能，通過碳基陽極表面產生的活性氯把有機污染物甲基紅（methyl red，MR）分解成了二氧化碳。相關工作以題為“Triboelectric Nanogenerator Powered Electrochemical Degradation of Organic Pollutant Using Pt-Free Carbon Materials”于今年4月5日發表在ACS Nano，通訊作者為北京納米能源與納米研究所的王中林院士和河南師范大學的高書燕教授。

文獻鏈接：Triboelectric Nanogenerator Powered Electrochemical Degradation of Organic Pollutant Using Pt-Free Carbon Materials(ACS Nano，2017，DOI: 10.1021/acsnano.7b00422)

31.Nature最新述評：“藍色能源”之夢

來自中科院北京納米能源與系統研究所和美國佐治亞理工大學的王中林院士在Nature上發表了題目為“Catch wave power in floating nets”的述評，詳細論述了利用納米發電機收集水波能這種“藍色能源”的研究進展、可行性以及面臨的困難，并對納米發電機的未來發展給予了厚望。

王中林院士團隊一直致力于對納米發電機的研究，這些器件包括從利用心跳驅動的醫學傳感器一直到能夠發電用于照明、健康和安全的墊子。當某些材料進行摩擦的時候，其表面就會產生靜電，收集這些靜電的方式比利用壓電材料進行發電更為有效和經濟。因此，如果能將摩擦納米發電機大規模應用于實際那是極為激動人心的。但是，現在還面臨著以下這些問題需要解決：開發更高效和持久的發電機材料和設計，在開放海域將這些納米發電機連接為網絡，收集能量并將其傳輸到陸地。

文獻鏈接：Catch wave power in floating nets (Nature, 2017, DOI: 10.1038/542159a)

綜述文章：

1.Adv. Funct. Mater.綜述：通過摩擦納米發電機的高壓直接驅動的電響應材料和器件

中國科學院大學的王中林院士和陳翔宇研究員（共同通訊作者）等人，著眼于可以被摩擦納米發電機（Triboelectric Nanogenerator, TENG）的高輸出電壓直接驅動的材料和器件，概述了已報導的各種可以與TENG成功結合的應用方向，包括介電彈性體、壓電材料、鐵電材料等功能材料，靜電驅動器、靜電空氣凈化器、以及場發射和質譜儀等智能器件；總結了在選擇材料和器件與TENG結合方面的關鍵因素；總結了在該領域TENG作為直接電源所面臨的挑戰和對于未來研究的展望。對比其他自驅動電壓電源，TENG具有成本低廉、制造工藝簡單、設計結構靈活和選材廣泛等優點，收集低頻機械能可以廣泛的應用在智能力學、人機交互系統、智能存儲系統、自供電微流控芯片、便攜式質譜儀等領域。相關成果以“Electrically Responsive Materials and Devices Directly Driven by the High Voltage of Triboelectric Nanogenerators”為題發表在Advanced Functional Materials上。

文獻鏈接：Electrically Responsive Materials and Devices Directly Driven by the High Voltage of Triboelectric Nanogenerators（Adv. Funct. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adfm.201806351）。

2.Small綜述：集能量收集和儲存于一體的可穿戴自充電能源系統

中國科學院北京納米能源與系統研究所蒲雄研究員、胡衛國研究員和王中林院士（共同通訊作者）研究小組全面總結了自充電能源系統（將摩擦納米發電機、壓電納米發電機等能量產生設備與電池、電容器等能量存儲設備集成在一起）的發展現狀，重點強調了獨立的器件單元是如何與可穿戴、柔性電子設備集成在一起。該綜述以“Toward Wearable Self-Charging Power Systems: The ntegration of Energy-Harvesting and Storage Devices”為題于2017年11月30日發表于Small上。

文獻鏈接：Toward Wearable Self-Charging Power Systems: The Integration of Energy-Harvesting and Storage Devices (small, 2017, DOI: 10.1002/smll.201702817)

3.Nano Energy綜述：摩擦納米發電機網絡構筑藍色能源夢

來自中國科學院北京納米能源與系統研究所、佐治亞理工學院的王中林院士等人在Nano Energy上發表了題目為“Toward the Blue Energy Dream by Triboelectric Nanogenerator Networks”的綜述，介紹了利用TENG技術收集藍色能源的最近進展。對電磁發電機（EMG）和TENG進行了系統的比較，提出TENG的理論源頭是麥克斯韋的位移電流，與EMG有著本質的區別，并論證了TENG在收集低頻水波能上的殺手應用。闡述了液固接觸起電式、封閉式發電機和發電機網絡在水運動能量收集上的最新進展，并對TENG 技術實現藍色能源夢所面臨的挑戰進行了 展望。

文獻鏈接：Toward the blue energy dream by triboelectric nanogenerator networks（Nano Energy，2017, 39, 9-23 ）（http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285517303890）

4.Adv.Energy Mater. 綜述:能源和環境科學中摩擦納米發電機驅動的自供能電化學過程

佐治亞理工學院的王中林院士和北京科技大學的王寧教授（共同通訊）以“Triboelectric Nanogenerators Driven Self-Powered Electrochemical Processes for Energy and Environmental Science”為題在Advanced Energy Materials上發表綜述。文章主要關注了摩擦納米發電機在高性能能量轉換和自供電電化學系統應用兩方面的進展，比如光催化分解水、海水淡化、空氣凈化、降解有機污染物、收集重金屬離子等等。

文獻鏈接：Triboelectric Nanogenerators Driven Self-Powered?Electrochemical Processes for Energy and?Environmental Science.?(Adv. Energy Mater., 2016, DOI: 10.1002/aenm.201600665)

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