近日，集团纳米能源研究中心团队开展了高性能接触起电材料与摩擦纳米发电机（TENGs）的研究，研究成果以"Composite film with hollow hierarchical silica/perfluoropolyether filler and surface etching for performance enhanced triboelectric nanogenerators"为题发表在《Chemical Engineering Journal》期刊上。

该工作设计了一种高介电性及表面多层次结构的PDMS基TENGs，实现了TENGs的高功率输出与人体运动能的有效收集。研究通过将中空分级的二氧化硅(H-SiO₂)、全氟聚醚(PF)和PDMS预聚体的增材复合制备了一种复合薄膜(PFS)，其在保持柔韧性不变的情况下介电性相比于纯PDMS膜提高了3.5倍，进一步以这种高介电性的PFS膜为载体，通过表面刻蚀加工技术在PFS膜表面形成了10-30 nm的凸起，这种10-30 nm, 60-80 nm, 300-500 nm的多层次表面结构可以实现固体表面最大的接触面积及保证薄膜表面优异的超疏水性。TENGs的电学输出结果显示，最大开路电压为910 V，短路电流为24 μA，功率密度为0.25 mW/cm²，同时薄膜表面在经过40000滴水撞击及90天后仍然保持了良好的超疏水性。该工作实现了TENGs的高功率输出及优异的超疏水性，在防水的自供电可穿戴领域具有广泛的应用前景。

论文作者：范贝贝(博士生)，刘国旭，付贤鹏(博士生)，王昭政(博士生)，张之，张弛(通讯作者)。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.137263