??隨著便攜式、可穿戴和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，人們投入了大量的努力來發(fā)展可持續(xù)、便攜式和分散能源。與此同時，與人類活動有關的環(huán)境機械能量為能量收集提供了一個理想的能量源。對比傳統(tǒng)的電磁發(fā)電機，摩擦納米發(fā)電機(Triboelectric Nanogenerator , TENG)由于其質量輕、低成本和高效收集低頻能量的優(yōu)點在近幾年引起了廣泛的關注。由于TENG的輸出能量與其面電荷密度平方成正比，摩擦材料表面低的面電荷密度嚴重限制了TENG的實際應用。為了增加TENG的面電荷密度，人們從改善摩擦材料等多個方面來致力于提高面電荷密度，然而提高程度十分有限。為此，外電荷泵浦方法被提出來改善面電荷密度，并得到了1mC/m2的大面電荷密度，然而其低的電荷注入速度和復雜的結構限制了外電荷泵浦TENG的實際應用。 

2019年3月29日，中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士和重慶大學物理學院胡陳果教授等人在Nature Communications上發(fā)表了題為 “Integrated charge excitation triboelectric nanogenerator”的研究論文，劉文林博士為第一作者，重慶大學胡陳果教授，北京納米能源與系統(tǒng)研究所王中林院士和佐治亞理工大學郭恒宇博士后為共同通訊作者。類似于傳統(tǒng)的勵磁發(fā)電機，該論文報道了結合倍壓電路開發(fā)了完整的外電荷激勵TENG和自電荷激勵TENG，通過結構設計實現(xiàn)了激勵電荷直接儲存在電極上并得到了1.25mC/m2的大面電荷密度。相比于外電荷泵浦方法，自電荷激勵模式下實現(xiàn)了10倍的電荷注入速度提升，并且去掉了泵浦TENG部分從而得到了更為簡單的TENG結構，展示了自電荷激勵TENG在擴展TENG實際應用中的巨大潛在價值。同時，通過研究電磁發(fā)電機的發(fā)展歷史，自電荷激勵TENG的實現(xiàn)也展現(xiàn)了TENG在大尺寸、高電壓發(fā)電應用方面的潛在可能。 

圖一:機械能量收集設備的發(fā)展歷史 。a， 電磁發(fā)電機從法拉第定律到自勵磁的發(fā)展過程； b， 摩擦納米發(fā)電機從麥克斯韋位移電流到自電荷激勵的發(fā)展歷程； c， 用于改善TENG輸出密度的傳統(tǒng)外電荷泵浦方法的示意圖； d， 該工作中外電荷激勵和自電荷激勵TENG的基本示意圖。