环境耗散能，例如农业系统中巨大的机械能(如叶片摆动能)和我们日常生活中广泛存在的书写运动，都未得到充分利用。在此，为了解决这些问题并克服传统电池的局限性，我们制作了一种高度灵活且有效的摩擦纳米发电机(TENG)，该电机由基于MXene的聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合材料(PDMS/MXene)膜和激光诱导石墨烯(LIG)电极所组成。将导电负电的MXene引入PDMS中制备多孔膜，不仅提高了膜的导电性，而且增大了膜的摩擦电负性。结果表明，输出性能显著提高，比基于单纯平板式的PDMSTENG高出7倍。研制出的TENG性能优良、附着力强、柔韧性好，已成功地用于收集叶片摆动能量，并用作书写板来收集书写能量。此外，我们开发了基于MXene的TENG阵列，该阵列可用作手写识别的自供电传感器。在这方面，启用MXene的TENG在从农业领域(如叶片摆动能量)和人类活动(如写作)中收集机械能方面具有巨大潜力，而且它还可以进一步应用于pad、机器人和人机交互领域的写作或触觉传感。
 
 
Fig. 1. 基于多孔PDMS/MXene复合膜和LIG电极的柔性TENG的制备工艺示意图。
 
 
Fig. 2. 多孔PDMS/MXene复合膜和LIG电极的照片。(a)印有标志纸张上的PDMS/MXene复合膜具有相当大的透明度，可以附着在(b)人的皮肤及(c)植物叶子上。(d) PDMS/MXene复合膜的拉伸性能。(e)LIG蝴蝶和花朵的图案。(f) PDMS/MXene复合膜附着在LIG电极上的照片。
 
 
Fig. 3. (a-e) TENG装置的工作原理及正负电荷的流动。(f)基于有限元法的仿真(COMSOL Multiphysics)验证了TENG的工作机理。
 
 
Fig. 4. 当工作频率为10 Hz时，TENG的(a)输出电压和(b)电流与所施加的力的关系。当受到10 N的垂直力时，TENG的(c)输出电压和(d)电流与各种触点分离频率的关系。
 
 
Fig. 5. (a)垂直分离力为10 N，触点分离频率为10 Hz时，产生的输出电压和电流随负载电阻的变化。(b)瞬时输出功率密度与负载电阻的关系。(c) TENG通过桥式整流器对22 μF电容器的充电曲线。(d)TENG的稳定性测试。
 
 
Fig. 6. (a)装置结构示意图和(b)叶片摆动能量采集工作原理示意图，由接触带电与静电感应耦合作用产生。(c)附着在以单电极模式工作的植物叶片上TENG的照片，以收集叶片摆动能量。(d)不同风速下TENG的输出电压信号。
 
 
Fig. 7. (a)装置结构示意图和(b)人类书写过程的工作原理示意图。(c)充当书写板的TENG的照片，用于从书写运动中获取能量。(d)写入动作的输出电压信号。


Fig. 8.用于书写识别的摩擦电传感器阵列的设计。(a)测量电压信号。(b)相应的写作模式。(c)书写过程的光学图像。
 
       相关研究成果于2019年由浙江大学Jianfeng Ping 课题组，发表在Nano Energy (https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104121)上。原文：A multifunctional and highly flexible triboelectric nanogenerator based on MXene-enabled porous film integrated with laser-induced graphene electrode