摩擦電效應和 TENG 納米發電機
摩擦電效應是某些材料相互摩擦時出現電荷的現象。這種效果本質上是一種表現形式 接觸帶電，自古以來就為人類所熟知。
甚至 Miletsky 的泰勒斯 (Thales of Miletsky) 在用羊毛摩擦的琥珀棒進行實驗時也觀察到了這種現象。順便說一下，“電”這個詞就是從那裡起源的，因為從希臘語翻譯過來的“電子”這個詞的意思是琥珀。
可以表現出摩擦電效應的材料可以按照所謂的摩擦電順序排列：玻璃、有機玻璃、尼龍、羊毛、絲綢、纖維素、棉花、琥珀、聚氨酯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、 橡皮、聚乙烯等
在該行的開頭有條件地“正面”材料，最後 - 有條件地“負面”。如果你拿這種順序的兩種材料相互摩擦，那麼靠近“正”側的材料將帶正電，而另一種帶負電。 1757 年，瑞典物理學家約翰·卡爾·威爾克 (Johann Carl Wilke) 首次編制了摩擦電級數。
從物理的角度來看，兩種材料中相互摩擦的一種會帶正電，而另一種的介電常數較大。該經驗模型稱為 Cohen 規則，主要與 對電介質.
當一對化學性質相同的電介質相互摩擦時，密度較大的電介質會帶上正電荷。在液體電介質中，具有較高介電常數或較高表面張力的物質將帶正電。另一方面，當金屬與電介質表面摩擦時，會帶正電和帶負電。
相互摩擦的物體帶電程度越顯著，它們的表面面積越大。與它分離的物體表面的灰塵（玻璃、大理石、雪塵等）的摩擦帶負電。當灰塵通過篩子篩分時，灰塵顆粒也帶電。
固體中的摩擦電效應可以解釋如下。電荷載體從一個物體移動到另一個物體。在半導體和金屬中，摩擦電效應是由於電子從功函數較低的材料向功函數較高的材料移動所致。
當電介質與金屬摩擦時，由於電子從金屬轉移到電介質，會發生摩擦帶電。當一對電介質摩擦在一起時，由於相應的離子和電子的相互滲透而發生這種現象。
摩擦電效應嚴重程度的一個重要貢獻可能是物體在相互摩擦過程中不同程度的加熱，因為這一事實導致載流子從更熱物質的局部不均勻性中位移——“真實”摩擦電。此外，機械去除壓電或熱電體的單個表面元件會導致摩擦電效應。
應用於液體，摩擦電效應的表現與兩種液體介質界面或液體與固體界面處雙電層的出現有關。當液體與金屬摩擦時（流動或衝擊飛濺時），摩擦電是由於金屬和液體之間的界面處的電荷分離而產生的。
通過摩擦兩種液體電介質而產生的帶電是由介電常數不同的液體之間的界面處存在雙電層引起的。如上所述（根據科恩規則），介電常數較低的液體帶負電，而介電常數較高的液體帶正電。
由於撞擊固體電介質表面或液體表面而飛濺液體時的摩擦電效應是由液體和氣體之間邊界處的雙電層破壞引起的（瀑布中的帶電正是通過這種機制發生的） .
儘管摩擦電在某些情況下會導致電介質中不必要的電荷積累，例如在合成織物上，但摩擦電效應如今仍用於研究固體中電子陷阱的能譜，以及用於研究發光中心的礦物學，礦物，確定岩石的形成條件及其年齡。
TENG摩擦納米發電機
乍一看，由於該過程中涉及的電荷密度低且不穩定，摩擦電效應似乎在能量上微弱且效率低下。然而，佐治亞理工學院的一組科學家找到了一種方法來改善這種效應的能量特性。
該方法是在最高和最穩定的輸出功率方向上激勵納米發電機系統，就像傳統的磁勵磁感應發電機通常所做的那樣。
結合精心設計的電壓倍增方案，具有外部自充電激勵的系統能夠表現出超過每平方米 1.25 mC 的電荷密度。回想一下，由此產生的電功率與給定數量的平方成正比。
科學家的發展為在不久的將來創造實用的高性能摩擦納米發電機（TENG，TENG）開闢了一個真正的前景，該發電機主要從人體的日常機械運動中獲得能量，為便攜式電子設備充電。
納米發電機承諾重量輕、成本低，並且還允許您選擇在 1-4 赫茲量級的低頻下最有效地發電的材料。
具有外部電荷泵的電路（類似於具有外部激勵的感應發電機）目前被認為更有前途，此時產生的部分能量用於支持產生過程並增加工作電荷密度。
正如開發人員所設想的那樣，發電機電容器和外部電容器的分離將允許通過外部電極產生激勵，而不會直接影響摩擦電層。
激發電荷提供給主 TENG 納米發電機 (TENG) 的電極，而電荷激發系統和主輸出負載 TENG 作為獨立系統工作。
通過電荷激勵模塊的合理設計，在放電過程中可以通過TENG自身的反饋來補充其中積累的電荷。這樣就實現了TENG的自激。
在研究過程中，科學家們研究了各種外部因素對發電效率的影響，例如：電介質的類型和厚度、電極的材料、頻率、濕度等。現階段， TENG摩擦電層包括厚度為5微米的聚酰亞胺介電kapton薄膜，電極由銅和鋁製成。
目前的成就是在僅 1 赫茲的頻率下運行 50 秒後，電荷被相當有效地激發，這為在不久的將來創造出穩定的納米發電機提供了廣泛應用的希望。
在具有外部電荷激勵的TENG結構中，主發生器和輸出負載電容器的電容分離是通過分離三個觸點並使用具有不同介電特性的絕緣膜來實現電容的較大變化。
首先，來自電壓源的電荷被提供給主 TENG，當器件處於最大電容的接觸狀態時，在其電容上建立電壓。一旦兩個電極分開，電壓就會因電容的減小而增加，並且電荷會從基極電容器流向存儲電容器，直到達到平衡狀態。
在下一個接觸狀態下，電荷返回到主 TENG 並有助於產生能量，主電容器中薄膜的介電常數越高，能量就越大。使用二極管倍增器可實現設計電壓電平。