DOI: 10.1021/acsami.0c13938

纳米发电机作为一种新型能量采集和转换装置，可以从日常生活环境中收集各种能量并将其转换为电能，具有很大的灵活性，可以为小型独立系统提供动力。摩擦电纳米发电机（TENG）因其高输出能量密度而受到广泛关注。但是，在开路的情况下，摩擦面上会积聚静电。表面电荷积聚所产生的高电压会给附近的电路带来静电放电（ESD）的风险。为了解决这个问题，研究者使用由静电纺丝技术制备的有序聚合物纳米纤维，以形成一种各向异性的摩擦电纳米发电机（A-TENG），其拉伸性能和机械强度都比无序静电纺丝TENG更好。通过调节有效接触面积，在纵向上输出的电压比在横向上输出的电压高一个数量级。不使用时，纳米发电机可以旋转90°，避免静电积聚和电路烧毁，从而提供了一种在可穿戴环境中防止ESD的简便方法。

图1.（a）静电纺丝装置图和A-TENG结构图。（b）当转速为0rpm和4000rpm时PVDF纳米纤维的SEM表征和纤维直径的统计分布。（c）接触分离式TENG发电机机构。

图2.PVDF纳米纤维在（a）0rpm和（b）4000rpm下的拉伸性能。

图3.TENG的电气性能。（a）开路电压。（b）短路电流。（c）TENG的耐久性和稳定性测试。（d）摩擦层之间的分离距离，（e）冲击频率和（f）环境湿度变化下的短路电流。（g）TENG在外部负载电阻下的输出电压和电流。（h）负载电阻与输出功率之间的关系。（i）47μF商用电容器由TENG充电。

图4.A-TENG在小型电子设备中的应用。A-TENG可以驱动（a）电子表和（b）温湿度传感器。（c）点亮波形LED。

图5.（a）电荷的积累导致电路烧坏。（b）嵌入式电极模型。（c）对于嵌入式A-TENG，累积的电荷可用于为电路供电。（d）如果不需要A-TENG，则可以通过旋转90°将其锁定，如果两层意外接触，输出将下降到安全水平。