摩擦纳米发电机在智能体育领域的研究进展

随着物联网、大数据、云计算技术的快速发展，近年来体育领域经历了一场剧烈的变革，进入到数字化竞赛时代。有效的数据采集和分析是智能体育发展的先决条件和关键因素，而实时数据的采集依赖于广泛分布的传感器，基于各种检测原理的传感技术已被广泛应用于智能体育领域，包括光学式、电容式、电阻式、电磁式、化学式等。虽然这些传统的传感技术拥有灵敏度高和功能多样化的优点，但是它们通常需要外部电源，不可避免都会面临着寿命短、维护成本高、环境污染等问题。因此，发展出一种免维护、可持续的传感技术用于监测运动中产生的体育数据将具有非常重要的意义。

王中林院士于2012年提出的以麦克斯韦位移电流第二分量为理论根基的摩擦纳米发电机（TENG）为解决这个问题提供了新的思路。TENG能有效地将不规则的低频机械能转化为电能，具有结构简单、成本低廉、环境友好、材料来源广泛等特点，在微纳能源、蓝色能源以及主动式传感等领域有着广泛的应用前景。通过集成能量存储器件，基于TENG的自充电能量系统可以为电子器件提供持续的电能供给。另外，TENG还可以直接将机械刺激转化为电信号，用作自驱动传感器。

近期，中国科学院北京纳米能源与系统研究所研究团队综述了近年来TENG在智能体育领域中的研究进展。首先，作者介绍了TENG的工作原理及其与体育大数据的联系；然后，作者重点介绍了基于TENG的智能体育传感系统，包括智能运动设施和智能可穿戴设备；最后，作者还讨论了TENG在智能体育领域发展中面临的关键挑战，并展望了其未来的发展方向。

图1. 摩擦纳米发电机用于智能体育的示意图。图片来源：Adv. Mater.

图2. 接触-分离式摩擦纳米发电机的工作原理。图片来源：Adv. Mater.

图3. 摩擦纳米发电机用于体育大数据的示意图。图片来源：Adv. Mater.

图4. 基于摩擦纳米发电机的智能体育设施。图片来源：Adv. Mater.

图5. 基于摩擦纳米发电机的智能可穿戴设备。图片来源：Adv. Mater.

这一成果近期发表在Advanced Materials 上，文章的第一作者为北京纳米能源与系统研究所的骆健俊博士，通讯作者为王中林院士。该研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、博士后创新人才支持计划等项目资助。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

The Triboelectric Nanogenerator as an Innovative Technology toward Intelligent Sports

Jianjun Luo, Wenchao Gao, Zhong Lin Wang*

Adv. Mater., 2021, DOI: 10.1002/adma.202004178

导师介绍

王中林

https://www.x-mol.com/university/faculty/48479