近日，省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室在轻质、高性能摩擦-电磁复合发电机方面取得最新研究进展，并以题“High-Performance Triboelectric- Electromagnetic Hybrid Nanogenerator using Dual-Functional Flexible Neodymium Iron Boron/Ethyl Cellulose (NdFeB/EC) Composite Films for Wind Energy Scavenging” 在线发表在国际著名学术期刊Chemical Engineering Journal  (IF:15.1 /中科院一区TOP)上，该项工作是在导师赵坤指导下主要由硕士研究生宋振华完成。兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室为第一完成单位，赵坤为第一作者和通讯作者，我校石油化工学院郭军红教授和台湾清华大学阙郁伦教授为共同通讯作者。

摩擦-电磁复合纳米发电机（HNG）与单个摩擦纳米发电机（TENG）或电磁发电机（EMG）相比具有更高的输出性能，为实现自供电微电子器件的自驱动提供了理想的解决方案。然而，传统HNG的复杂结构和电磁单元中笨重的磁铁极大影响了器件的可移动性和便携性，限制了其应用范围。

在本研究中，课题组创制了双功能的柔性钕铁硼/乙基纤维素（NdFeB/EC）复合薄膜，其不但可以作为HNG中TENG的摩擦电材料使用，而且可作为EMG中的磁铁使用，简化了器件结构并显著降低了器件重量。基于其设计了一种旋转结构收集风能的高性能HNG。在15.5 m/s的风速下运行，当叉指电极间隙为2 mm时，HNG的TENG单元可以产生55 V和5.4 μA的开路电压（Voc）和短路电流（Isc），在外部负载电阻为10 MΩ条件下，TENG的最大输出功率可达99.2 μW。相应的EMG单元可以产生大约0.16 V和59.3 μA的Voc和Isc，其在2.3 kΩ的匹配负载电阻下输出功率为2.5 μW。与单个TENG或EMG单元相比，HNG表现出更好的充电性能，在600 s可将470 μF的商业电容器电压从0 V充电至3.4 V，并且储存的能量可以成功为商用土壤温湿度计提供连续工作的动力75 s，并可点亮30个并联的蓝色LEDs。研究对开发摩擦-电磁双功能材料提供了参考，对设计高集成度、轻量化的HNG构建提供了可行性方案，对推动其实用化进程具有促进作用。

该项工作得到了甘肃省重大专项(No. 22ZD6GA008)、甘肃省杰出青年基金 (No. 21JR7RA275)、 国家自然科学基金 (No.52065038，12162021)、兰州理工大学红柳优秀青年人才支持计划 (No. 062004)、中国博士后科学基金 (No.2021M693836)、省部共建国家重点实验室优秀青年培育计划重点项目等经费的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150763（撰稿：周宏伟，审核：石玗）