湖北工业大学李秀红/北京化工大学刘勇AFM最新综述：“纤维”变“能量”——电纺基纳米发电机最新进展

随着能源需求的不断增长，高效收集和转化环境中的低频低振机械能成为科研人员关注的重点。纳米发电机作为一种新型的能量收集装置，具有小尺寸、高效、环境友好、灵活和可持续等优势，可通过不同的能量转换机制将环境中的机械能转化为电能。静电纺丝作为纳米发电机的制备方式之一，可持续生产具有高比表面积、可调孔隙率和形貌结构的微纳米纤维，实现电纺基纳米发电机的高效能量转换。一般来说，电纺基纳米发电机的主要优势包括：（1）高灵活性与可塑性，适用不同的应用需求；（2）高灵敏度，电纺纤维的微结构和表面形貌可对微小振动作出响应；（3）低成本，电纺技术相对简单且可扩展性强可实现电纺基纳米发电机低成本大规模生产；（4）绿色可持续，电纺基纳米发电机可有效捕获和转换环境中微小机械能，减少对传统能源的依赖，促进可持续能源的发展。因此，“纤维”变“能量”：电纺纳米发电机因制备简单、性能优越、绿色环保而受到广泛关注。

近日，湖北工业大学李秀红副教授、李江洲研究生和北京化工大学刘勇教授等聚焦于电纺基纳米发电机，系统搜集并整理了截至目前有关电纺基纳米发电机的相关文章，对静电纺丝和电纺基纳米发电机的发展进行了概述。分析了静电纺丝技术相较于其他技术在制备纳米发电机方面的优势；通过对电纺基纳米发电机的分类，着重介绍了不同类型的电纺基纳米发电机及其应用场景；归纳了电纺基纳米发电机的两种制备策略：直接电纺法和二次成型法；同时从不同角度，探讨了电纺基纳米发电机的材料构建、结构设计、表面工程等方面对其输出性能的增强策略；最后，对电纺基纳米发电机领域的挑战及未来发展方向进行了展望，包括增强电纺基纳米发电机的输出功率、提高灵敏度及扩展检测区间、实现商业化程度、提升储能系统的能转效率和响应速度、优化自触发结构设计、延长材料的使用寿命和增强耐用性，以及减少能量损失等。

图1. 电纺基纳米发电机研究概览

该文以“From Fiber to Power: Recent Advances Toward Electrospun-Based Nanogenerators”为题发表于Advanced Functional Materials，湖北工业大学李秀红副教授为该文第一作者，北京化工大学刘勇教授为该文的通讯作者。