王中林团队：摩擦纳米发电机在工程技术中的应用

摩擦纳米发电机（TENG）由王中林团队于2012年首次发明，其利用摩擦起电效应和静电感应效应的耦合将微弱机械能高效转换为电能，是高熵能源收集与自驱动传感领域的一个里程碑式发现。TENG入选了全球能源协会年度报告《未来十年能源领域的十大突破性构想 2022》，其中高度评价了以摩擦纳米发电机为代表的高熵能源技术：具有体积小、质量轻、材料选择范围广、工作模式多、制作简单、成本低及低频低幅条件下转换效率高等优点，在微纳能源俘获、自驱动传感、蓝色能源、高压电源以及液-固界面探针等领域具有重要的科学意义和广阔的应用前景。

▲ 摩擦纳米发电机的结构及工作机制。（a）由摩擦纳米发电机装置实现的自供电传感系统；（b）摩擦纳米发电机在自然环境下的工作状态；（c）摩擦纳米发电机的四种基本工作模式；（d）摩擦纳米发电机具有广泛的材料选择；（e）采用选择原则的摩擦材料对与其他摩擦材料对的耐湿率对比

近年来，越来越多的工程技术人员开始从事摩擦纳米发电机的基础研究和应用技术研发。目前，摩擦纳米发电机凭借其独特的技术优势，已经在机械工程、交通运输设施、桥梁建筑设施、电力能源系统、海洋科学与工程、防灾减灾、勘察测绘及生物工程等技术领域取得了重要的进展和突破，有望为工程装备、基础设施的数字化和智能化发展奠定坚实的基础。2024年10月10日，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）公布了2024年十大新兴化学技术（Top Ten Emerging Technologies in Chemistry），王中林院士及其团队发明的摩擦纳米发电机技术入选其中。

▲ 摩擦纳米发电机的应用：(a)海洋科学与工程；(b) 智慧电力系统；(c) 水库堤坝；(d) 交通运输场景；(e) 生物工程领域；(f) 勘探测绘领域；(g) 流体管路场景；(h) 桥梁设施监测；(i) 防灾减灾场景；(j) 机械工程场景

鉴于摩擦纳米发电机在工程和工业领域有着巨大的应用前景，中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林、程廷海等著《 摩擦纳米发电机在工程技术中的应用》一书应运而生。

摩擦纳米发电机在工程技术中的应用

王中林，程廷海等著

北京 ：科学出版社，2025. 3

ISBN 978-7-03-081305-3

责任编辑：李明楠

本书首次从工程应用视角，全方位呈现了该技术的理论体系与实践成果。全书共12章，内容涵盖技术原理与工程应用两大维度。在理论层面，详细阐述了摩擦纳米发电机的工作原理、高熵能源俘获机制、自驱动传感技术及能量管理策略等核心内容。在应用层面，系统梳理了该技术在多个战略性领域的最新进展，包括机械工程智能化、绿色交通系统、智能建筑监测、智慧电网、海洋资源开发、灾害预警与防控、精密测绘技术及生物医学工程等跨学科应用。

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本书具有重要的学术价值与实践指导意义，既可作为能源科学、先进材料、电子工程、机械制造、生物工程等领域研究人员的专业参考书，也可作为高等院校相关专业本科生、研究生的核心教材。

《 摩擦纳米发电机在工程技术中的应用》是一部系统阐述摩擦纳米发电机（TENG）这一颠覆性能源技术的著作。作为能源与传感领域的前沿突破，摩擦纳米发电机技术为未来科技发展开辟了全新路径。通过理论与实践相结合的论述方式，本书为读者提供了全面了解这一前沿技术的窗口，对推动相关领域的科技创新具有重要参考价值。

本文整理自《摩擦纳米发电机在工程技术中的应用》（王中林，程廷海等著. 北京 ：科学出版社，2025. 3）一书“前言”，标题为编者所加。

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（本文编辑：刘四旦）

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