日前，鄭州大學橡塑模具國家工程研究中心在超臨界二氧化碳發泡（scCO₂）技術制備高性能摩擦納米發電機領域取得新進展。相關成果“Skinless Porous Films Generated by Supercritical CO₂Foaming for High-Performance Complementary Shaped Triboelectric Nanogenerators and Self-Powered Sensors”發表在了材料科學領域頂級期刊《Nano Energy》上。中心2019級碩士研究生倪高磊為文章第一作者，中心青年拔尖人才米皓陽和董斌斌副教授為文章共同通訊作者。

摩擦納米發電機（TENG）可通過摩擦起電和靜電感應的耦合作用將機械能轉化為電能。研發簡單、綠色、可規模化的方法制備輸出性能優異、穩定性高的TENG是其面臨的重要挑戰。本工作提出了表面受限超臨界二氧化碳（scCO₂）發泡法，制備了一種無皮層的熱塑性聚氨酯（TPU）多孔薄膜作為正摩擦材料。通過在TPU薄膜兩側引入受限薄膜，使發泡過程中CO₂的溢出速率減慢并產生異相成核作用，進而在TPU薄膜表面制備出均一、細密的泡孔，有效增加摩擦層的粗糙度和接觸面積，大幅度提升TENG的輸出性能。另外，還制備了具有凸起結構的聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜作為負摩擦電層，與TPU薄膜形成互補結構，使TENG輸出性能進一步提升。研制的新型TENG具有良好的柔性、耐磨性、優異的輸出性能、極強的穩定性，能夠為電容器充電，驅動計算器等小型電子器件，為批量化制備高TENG提供了一種綠色、高效的新方法。

研究工作得到了國家自然科學基金和國家重點研究計劃的資助。

全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106148