近日，程纲教授团队在液滴摩擦纳米发电机的感应电荷传输机制研究方面获得新的进展。以“Unveiling the Mechanism of Induced Charge Transport in Droplet-Based Triboelectric Nanogenerator”为题发表在国际期刊 Advanced Functional Materials 上。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202509503

基于液滴的摩擦纳米发电机（D-TENG）是液滴能量收集领域的一种极具前景的范式。然而，D-TENG仍面临高等效阻抗、电压曲线偏离理论等严重问题，这些问题会导致能量利用效率低下。公认的机制普遍忽略了固液界面对电荷传输速率的影响，使得固液界面的相关机理仍未被完全理解。值得注意的是，这一知识空白体现在两方面：一是理论预测与实验测量的系统性差异，二是等效阻抗的异常。研究团队构建并测量了一系列具有不同固有电容的D-TENG器件，分析了液滴/顶电极界面电双层（EDL）处感应电荷的传输过程。结果表明：空间电荷效应限制了感应电荷的转移速率，且D-TENG的固有电容会调控这一限制的强度。实验进一步阐明了影响等效阻抗的关键因素：D-TENG的固有电容和液滴浓度。最终实现了约4.25 mC/m²的最大电荷密度，以及约5000 Ω的低等效阻抗。

河南大学2021级硕士研究生苏伟腾为第一作者，郑明理副教授和程纲教授为通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金青年项目、中国博士后基金项目（面上和站中特别资助）和科技研发计划联合基金（优势学科培育类）等项目支持。