作为一种高熵可再生能源，不规则海洋波浪能量是一种很有前途的可持续能源，正受到全世界的广泛关注。而摩擦纳米发电机（TENG）作为一种新型能量收集技术，可以将环境中的低频机械能转换成电能，在获取海洋能源方面有着巨大的应用前景。然而，传统摆动式TENG（CP-TENG）由于受到自身固有频率限制，只能在极窄频带内有效工作，当外界激励频率偏离TENG的固有频率，TENG器件几乎无法工作，其输出性能、输出稳定性和能量转换效率也均显著下降，无法适应复杂的不规则海洋等环境。
针对上述问题，我校材料科学与工程学院王佩红教授团队与清华大学程嘉副研究员、中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士合作，提出一种由摆动转旋转机制和势能储存/释放策略耦合的宽频、输出可控型摩擦纳米发电机（SR-TENG），用以收集环境中不规则、低频率和低强度机械能。这种新颖的耦合策略使得SR-TENG可以将各种摆动/振动机械能转换为电能，实现间断性和连续性旋转两种模式的自动切换，在具备可控输出性能的同时，SR-TENG能够有效地收集宽频带0.3Hz-5Hz的低频机械能量，其带宽约为CP-TENG的4倍。且SR-TENG的非接触工作模式也大大提高了其耐久性。此外，SR-TENG的峰值功率密度在1.8Hz时可达10.1W/m3，在5Hz时可达15.4W/m3，其平均功率密度较之传统非接触CP-TENG显著提高。上述策略为提高TENG的频带宽度、能量转换效率以及耐久性提供了一种新的可借鉴思路。
图. 基于摆动转旋转机制和势能储存/释放策略的新型TENG的结构及性能
相关成果以“Broadband and Output-Controllable Triboelectric Nanogenerator Enabled by Coupling Swing-Rotation Switching Mechanism with Potential Energy Storage/Release Strategy for Low-Frequency Mechanical Energy Harvesting”为题发表在材料与能源领域顶级期刊《Advanced Energy Materials》上，安徽大学为论文第一单位，材料科学与工程学院2020级硕士研究生曹宝为论文第一作者，王佩红教授、清华大学程嘉副研究员和中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士为论文共同通讯作者。研究工作得到了国家自然科学基金、安徽省杰出青年科学基金和安徽省学术和技术带头人后备人选科研活动经费等项目的支持。