从摩擦中获取能量：摩擦纳米发电机革命性的十年

摩擦纳米发电机（TENGs）已迅速发展为变革性的能量收集技术，为自供电、可持续的电子系统提供了可能。本文从背景出发，回顾了摩擦起电现象的历史（“琥珀效应”）以及2012年首台TENG的里程碑式发明，指出微电子系统和物联网设备面临的可持续供电挑战，并强调了从环境能量中获取微毫瓦级电源的重要性。研究目的是系统性地综述TENG技术在过去十年间的全面进展，通过多学科综合视角连接电荷转移物理机制与材料创新、器件工程及实际应用。结论表明，本综述首次提出连接物理机制与应用的框架，系统分类了包括聚合物、二维材料、MOFs、钙钛矿、纤维素及可降解材料在内的广泛材料的摩擦电序列；探讨了机器学习、3D打印、结构工程等提升电荷保持与功率输出的策略；并展示了从生物医学传感、环境监测到水下通信与机械发光等多元应用。综述还展望了未来方向，包括提升电荷保持与能量转换效率、实现规模化制造、与储能系统集成、发展生物医学应用以及注重环境可持续性，最终勾勒出可持续能量收集的前瞻性发展蓝图。