納米摩擦發(fā)電機(jī)概述

馬明園

一、納米摩擦發(fā)電機(jī)的發(fā)明背景

20世紀(jì)90年代以來(lái)，微型電子器件及微機(jī)電系統(tǒng)的研究取得長(zhǎng)足發(fā)展。在日常生活中，經(jīng)常要用到大小介于μm和mm之間的硅基器件。然而，如何為這些微型器件提供合適的電源成為研究人員面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。通常來(lái)說(shuō)，微型器件的功耗是很低的，目前這類電子設(shè)備仍然依賴于可充電電池。但這些器件在應(yīng)用過(guò)程中部署的數(shù)量是巨大的，所需電池的數(shù)量隨著移動(dòng)電子設(shè)備數(shù)量和密度的增加而成比例增長(zhǎng)。因此，電池的回收再利用就面臨諸多挑戰(zhàn)，而且廢棄的電池對(duì)環(huán)境也會(huì)造成一定的負(fù)擔(dān)。不僅如此，一些用于特殊領(lǐng)域的電子產(chǎn)品，例如透明柔性電子設(shè)備、植入式電子設(shè)備等，對(duì)所用電池的要求很高甚至無(wú)法使用電池。因此，開發(fā)能夠從周圍環(huán)境中自行收集能量的微納尺度電源系統(tǒng)具有重要的意義和實(shí)用價(jià)值。讓微納器件能夠給自身提供電源，從而實(shí)現(xiàn)器件和電源的小型化、智能化，這是研究人員一直探索和努力的目標(biāo)。該項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)將在減小電源尺寸的同時(shí)提高能量密度與效率，在納米系統(tǒng)的集成化、微型化方面將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

一個(gè)自驅(qū)動(dòng)的電源從環(huán)境中汲取能量，因而無(wú)需任何維護(hù)，這無(wú)疑是非常吸引人的。為了使得任何系統(tǒng)都能成為自驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)，系統(tǒng)必須能從其周圍環(huán)境中收集能量，并且把這些收集的能量存儲(chǔ)起來(lái)以備后用。能量在周圍的環(huán)境中以各種形式存在著，而人體自身也可提供多種潛在能量，如機(jī)械能、熱能、振動(dòng)能、化學(xué)能等，可以將這些能源轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，用?lái)驅(qū)動(dòng)微小系統(tǒng)和器件。近年來(lái)，研究人員利用傳統(tǒng)壓電材料和電磁線圈發(fā)明了基于振動(dòng)的微型發(fā)電機(jī)，但這些發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較大，難以與微型傳感器件相匹配。研究人員還尋求可以將生物能和化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的微納發(fā)電裝置，但目前的研究結(jié)果仍不理想。隨著納米科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，特別是納米材料制備領(lǐng)域的不斷進(jìn)步，研究人員正通過(guò)不同途徑，應(yīng)用納米材料設(shè)計(jì)和制備能在微小尺度上產(chǎn)生電能的裝置，由此誕生了可用于微納系統(tǒng)的電源裝置——納米發(fā)電機(jī)。

通常來(lái)說(shuō)，發(fā)電機(jī)是一種可以產(chǎn)生電荷或?qū)⒄?fù)電荷分開，并利用電勢(shì)差驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的電荷定向流動(dòng)行程電流的裝置，它可以以電磁效應(yīng)、壓電效應(yīng)、熱電效應(yīng)、靜電效應(yīng)為基礎(chǔ)。壓電納米發(fā)電機(jī)依靠納米壓電材料所生成的壓電電勢(shì)實(shí)現(xiàn)發(fā)電。摩擦電和靜電是一種非常普遍的現(xiàn)象，存在于日常生活中的各個(gè)層面，從人體運(yùn)動(dòng)如走路到各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)如開車等。由于它很難被收集和利用，往往是一種被人們所忽略的能源形式。如果可以通過(guò)一種新的方法收集摩擦產(chǎn)生的電能或者利用該方法將日常生活中不規(guī)則的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成可以利用的電能，將對(duì)日常生活產(chǎn)生重要影響。截至目前，微型靜電發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)主要以無(wú)機(jī)硅材料為基礎(chǔ)，并且器件的制造需要復(fù)雜的工藝和精密的操作。但整個(gè)裝置的制備需要大型的儀器設(shè)備和特殊的生產(chǎn)條件，而且造價(jià)成本過(guò)高，不利于發(fā)電機(jī)的商業(yè)化和日常應(yīng)用。

二、納米摩擦發(fā)電機(jī)的發(fā)明

2012年，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院王中林小組的范鳳茹報(bào)導(dǎo)了一種基于摩擦電的柔性薄膜發(fā)電機(jī)。利用摩擦起電和靜電感應(yīng)相結(jié)合，并進(jìn)一步合理設(shè)計(jì)器件結(jié)構(gòu)，使摩擦起電這一古老的現(xiàn)象展現(xiàn)出新的應(yīng)用價(jià)值和潛力。整個(gè)摩擦發(fā)電機(jī)是將鍍有金屬電極的高分子聚合物薄膜聚酰亞胺薄膜和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇薄膜貼合在一起組成器件，在外力作用下器件產(chǎn)生機(jī)械形變，導(dǎo)致2層聚合物薄膜之間發(fā)生相互摩擦，從而產(chǎn)生電荷分離并形成電勢(shì)差。2個(gè)金屬電極板作為發(fā)電機(jī)的電能輸出端，通過(guò)靜電感應(yīng)可以在表面生成感應(yīng)電荷。感應(yīng)電荷在電勢(shì)差的驅(qū)動(dòng)下經(jīng)外電路形成電流。

摩擦發(fā)電機(jī)由2種高聚物薄膜構(gòu)成，結(jié)構(gòu)示意圖和實(shí)物圖如圖1。整個(gè)器件是互相堆疊的三明治結(jié)構(gòu)，一片厚度125μm的聚酰亞胺薄膜與另一片厚度220μm的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯薄膜互相疊放，并與2個(gè)薄膜的頂部和底部濺射鍍金電極，厚度100nm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在0.13%的機(jī)械形變下，器件的輸出電壓高達(dá)3.3V，輸出電流0.6μA，峰功率密度10.4mW/cm3。這種發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、新穎，輸出性能與目前其他類型的微型發(fā)電機(jī)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，且具有很大的性能提升潛力。其低廉的制作成本和簡(jiǎn)單的加工工藝將有助于大規(guī)模的生產(chǎn)和應(yīng)用，在個(gè)人電子產(chǎn)品、環(huán)境監(jiān)控、醫(yī)學(xué)科學(xué)及其他自驅(qū)動(dòng)供電設(shè)備中具有巨大的應(yīng)用潛力。

筆者為了確認(rèn)所得到的電能輸出信號(hào)是器件本身輸出，而非測(cè)量系統(tǒng)或者其他環(huán)境噪音所致，整個(gè)測(cè)試過(guò)程都采用了“極性反轉(zhuǎn)”實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。當(dāng)電流表的正負(fù)極與器件的正負(fù)輸出極相對(duì)應(yīng)時(shí)，單次彎曲器件可以測(cè)得一個(gè)正的脈沖輸出信號(hào)，而釋放器件即可得到一個(gè)相應(yīng)的負(fù)峰值信號(hào)。反之，當(dāng)電流表的正負(fù)極與器件的正負(fù)輸出極反接時(shí)，同樣的過(guò)程中，得到的正負(fù)峰值信號(hào)剛好相反。極性反轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)表明所得到的電能輸出信號(hào)不可能是來(lái)自于測(cè)量系統(tǒng)本身或者周同環(huán)境的影響，可以作為排除虛假信號(hào)的判據(jù)。

三、納米摩擦發(fā)電機(jī)的工作原理

納米摩擦發(fā)電機(jī)的電能輸出機(jī)制可以用摩擦起電效應(yīng)與靜電誘導(dǎo)效應(yīng)2者的耦合效應(yīng)來(lái)說(shuō)明。起初，當(dāng)外力作用于器件時(shí)，使得2片絕緣的聚合物緊密接觸，由于2者在摩擦序列中所處的位置不同，結(jié)果將在2者接觸的表面上產(chǎn)生數(shù)量相等、極性相反的靜電荷。在這里，PET表面帶正電，Kapton表面帶負(fù)電，這樣在界面處就形成了一個(gè)偶極層。由于聚合物是絕緣的，產(chǎn)生的電荷不會(huì)被導(dǎo)走或者中和。這時(shí)系統(tǒng)處于一個(gè)平衡態(tài)，所有的正電荷和所有的負(fù)電荷在界面處互相屏蔽，不會(huì)有電流的產(chǎn)生。當(dāng)外力撤去，有機(jī)薄膜互相分離，這時(shí)由于距離的增加，處于2層薄膜界面上的電荷不能完全互相屏蔽彼此的電勢(shì)，將產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)差，并將在各自相鄰的金屬電極上誘導(dǎo)出極性相反的電荷，即與PET接觸的電極被誘導(dǎo)出負(fù)電荷，與Kapton接觸的電極被誘導(dǎo)出正電荷，這個(gè)過(guò)程將產(chǎn)生一個(gè)正向電流脈沖（假定從上電極到下電極的方向?yàn)檎颍?。?dāng)距離增加到最大值時(shí)，2層帶電薄膜對(duì)彼此電荷的屏蔽作用近乎為零，這時(shí)與PET相鄰的電極上誘導(dǎo)出的電荷與PET上的電荷數(shù)量相等且極性相反。同理與Kapton薄膜相鄰的電極上將誘導(dǎo)出于Kapton薄膜上的電荷數(shù)量相等且極性相反的正電荷。這時(shí)系統(tǒng)重新恢復(fù)到了平衡態(tài)，外電路沒(méi)有電流產(chǎn)生。當(dāng)外力再次施加于器件時(shí)，2層聚合物薄膜之間的距離再次減小，由于2個(gè)薄膜上所帶電荷之間再次有了屏蔽效應(yīng)的產(chǎn)生，將在上電極和下電極之間產(chǎn)生一個(gè)與外力撤去時(shí)方向相反的電勢(shì)差，這個(gè)電勢(shì)差會(huì)驅(qū)動(dòng)2個(gè)電極之間產(chǎn)生電荷的流動(dòng)，方向是電子從上電極流向下電極，也就是有了一個(gè)負(fù)向電流脈沖，這個(gè)過(guò)程將持續(xù)到2片薄膜再次緊密接觸為止。從圖2可以看出，一個(gè)完成的循環(huán)過(guò)程將產(chǎn)生一個(gè)正向電流脈沖和一個(gè)負(fù)向電流脈沖，也就是一個(gè)交流電信號(hào)。所以，只要器件不斷的受到外力作用反復(fù)的接觸-分離，那么持續(xù)的交流電信號(hào)輸出就形成了。另一方面，2層金屬膜電極層可以近似看成一個(gè)平板電容器。

當(dāng)受到外力作用是，2個(gè)聚合物之間的間距將減小。將設(shè)C是整個(gè)系統(tǒng)的電容，V是2個(gè)電極之間的電勢(shì)差，流經(jīng)外電路負(fù)載產(chǎn)生的電流即：

I=C V/ t+V C/ t

公式的第1項(xiàng)表示的是靜電誘導(dǎo)作用導(dǎo)致2層之間的電勢(shì)變化，第2項(xiàng)則表示的是器件發(fā)生機(jī)械形變時(shí)，2層電極之間距離的改變而導(dǎo)致的系統(tǒng)的電容產(chǎn)生改變。當(dāng)2層電極之間由于摩擦作用存在電勢(shì)差時(shí)，將有助于電流的產(chǎn)生。以上電勢(shì)和電容的變化的貢獻(xiàn)使得第一個(gè)電流脈沖產(chǎn)生。同理，當(dāng)器件恢復(fù)原始狀態(tài)時(shí)，電勢(shì)差和系統(tǒng)電容的改變將導(dǎo)致一個(gè)方向相反的電流脈沖產(chǎn)生。以上就是摩擦發(fā)電機(jī)的基本原理。

四、摩擦發(fā)電機(jī)的發(fā)展

1.摩擦發(fā)電機(jī)的分類

摩擦發(fā)電機(jī)自從2012年被發(fā)明出以來(lái)，性能不斷的得到提高。目前按照其工作模式來(lái)劃分有4種模式，分別是：垂直接觸-分離式、滑動(dòng)式、單電極式和獨(dú)立式。其中最基本的是垂直接觸-分離式和滑動(dòng)式，后2種是前2種模式的延伸。

（1）接觸-分離式

第1個(gè)被報(bào)導(dǎo)的摩擦發(fā)電機(jī)就是這種模式的發(fā)電機(jī)，其工作原理已在上一節(jié)中詳細(xì)說(shuō)明，這一節(jié)不再具體展開說(shuō)明。

（2）滑移式

繼接觸-分離式摩擦發(fā)電機(jī)之后，又一種工作模式被報(bào)導(dǎo)出來(lái)，就是滑移式。這種發(fā)電機(jī)利用的是面與面之間的橫向滑動(dòng)，當(dāng)2個(gè)表面之間由于橫向滑動(dòng)而緊密接觸摩擦之后，面與面之間接觸面積的周期性改變會(huì)導(dǎo)致電荷中心的橫向分離，這就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓降并且驅(qū)動(dòng)電子在外電路中流動(dòng)。在這種模式下的發(fā)電機(jī)輸出電壓高達(dá)1 300V，峰電流密度達(dá)到4.1mA/m2，并且峰值能量密度達(dá)到5.3W/m2。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的能量足以驅(qū)動(dòng)數(shù)百個(gè)電子器件，例如LED燈泡。滑動(dòng)式摩擦發(fā)電機(jī)的工作原理見圖3。

在初始位置（Ⅰ）處，2個(gè)薄膜表面互相緊密接觸。由于兩者之間對(duì)電子的吸引能力有很大的差距，所以摩擦之后，尼龍薄膜表面將會(huì)帶正電，聚四氟乙烯薄膜表面將會(huì)帶負(fù)電，兩者的帶電量相等。由于2種薄膜都是絕緣體，所以電荷不會(huì)進(jìn)入薄膜內(nèi)部而只會(huì)留在薄膜表面且在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)消失。此外，由于2個(gè)薄膜表面之間在垂直方向上的距離可以忽略不計(jì)，所以2個(gè)電極之間的微小的電壓降也可以忽略不計(jì)。一旦上部的尼龍薄膜開始相對(duì)聚四氟乙烯薄膜滑動(dòng)出去（Ⅱ），面與面之間的電荷分離由于接觸面積的改變將會(huì)開始。電荷的分離會(huì)產(chǎn)生一個(gè)指向從右往左平行于薄膜的電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)會(huì)在上面的電極誘導(dǎo)出更高的電勢(shì)。這個(gè)電勢(shì)差將會(huì)驅(qū)動(dòng)電子從上電極流向下電極以屏蔽此電勢(shì)差。因?yàn)橄啾扔跈M向的電荷分離距離，電極層和薄膜層之間的距離可以忽略不計(jì)，所以電極之間轉(zhuǎn)移的電荷量將等于橫向位移分離的電荷量，因此電流將會(huì)持續(xù)到整個(gè)上面的薄膜完全滑離出下面的薄膜（Ⅲ）。

隨后，當(dāng)上面的薄膜往相反方向滑行的時(shí)候，也就是向著上面薄膜靠近的時(shí)候，分離的電荷開始重新接觸并且不會(huì)中和。由于薄膜之間接觸面積的增加，電極之間的減少的電荷將通過(guò)外電路往反方向流動(dòng)以達(dá)到電荷平衡。這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)方向從下電極到上電極的電流。一旦2片薄膜再次完全緊密接觸，電極之間不會(huì)再有電荷的轉(zhuǎn)移，器件恢復(fù)到原始狀態(tài)（Ⅰ）。所以，在整個(gè)的循環(huán)中，滑出和滑入過(guò)程是對(duì)稱的，所以將會(huì)產(chǎn)生一對(duì)對(duì)稱的交流電。

（3）單電極式

單電極式摩擦發(fā)電機(jī)是摩擦發(fā)電機(jī)運(yùn)行的第3種模式，也可以說(shuō)是前 2種模式的一個(gè)延伸，又可細(xì)分為垂直接觸-分離單電極式摩擦發(fā)電機(jī)和滑動(dòng)單電極式摩擦發(fā)電機(jī)。單電極式摩擦發(fā)電機(jī)并不是只有一個(gè)電極，而是把另一個(gè)電極的角色由地電極來(lái)承擔(dān)。通過(guò)發(fā)電機(jī)本身的電極和地電極之間的電荷轉(zhuǎn)移來(lái)實(shí)現(xiàn)電能的輸出。單電極摩擦發(fā)電機(jī)自從被發(fā)明以來(lái)在收集能量和自驅(qū)動(dòng)傳感方面都有其本身巨大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

如圖4所示，在起始狀態(tài)，鋁表面和聚四氟乙烯薄膜表面緊密互相接觸，由于在摩擦序列中所處的位置不同，二者的緊密接觸會(huì)導(dǎo)致鋁的電子被注入到聚四氟乙烯表面。由于聚四氟乙烯絕緣的特性，其表面產(chǎn)生的負(fù)電荷可以被保留很長(zhǎng)一段時(shí)間。一旦表面帶負(fù)電的聚四氟乙烯薄膜相對(duì)于鋁電極開始向外滑動(dòng)，鋁電極上被誘導(dǎo)出的電荷將會(huì)減少，這就導(dǎo)致了電子從地電極流向了鋁電極，產(chǎn)生了一個(gè)正向的電流信號(hào)。當(dāng)聚四氟乙烯薄膜完全滑出了鋁電極，也就是2塊帶電的表面完全分離開來(lái)，將會(huì)達(dá)到一個(gè)平衡態(tài)，這時(shí)沒(méi)有電流產(chǎn)生。當(dāng)上部的聚四氟乙烯薄膜重新滑向鋁電極時(shí)，鋁電極上被誘導(dǎo)出的正電荷增加，驅(qū)動(dòng)電子從鋁電極流向地電極，產(chǎn)生了一個(gè)負(fù)向的電流信號(hào)。這個(gè)過(guò)程將會(huì)持續(xù)到聚四氟乙烯薄膜與鋁電極完全緊密接觸，也就是二者所帶的電荷互相完全屏蔽，再次達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)。這就是單電極式摩擦發(fā)電機(jī)工作過(guò)程的整個(gè)循環(huán)，可以看出一個(gè)循環(huán)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的一個(gè)正向和一個(gè)負(fù)向電流信號(hào)，也就是交流電。

（4）獨(dú)立式

獨(dú)立式摩擦發(fā)電機(jī)是摩擦發(fā)電機(jī)的第4種工作模式，其實(shí)也是前2種工作模式的延伸。在此工作模式被發(fā)展出以前，摩擦層之一都要被連接在一個(gè)移動(dòng)的物體上或者作為機(jī)械能的來(lái)源。這種器件設(shè)置方式很大的限制了發(fā)電機(jī)在收集軌道狀移動(dòng)物體或者人們走路時(shí)能量方面的通用性和適應(yīng)性。而獨(dú)立式發(fā)電機(jī)這種模式就可以在這些方面有所作為。

這里以介電薄膜-導(dǎo)體為例來(lái)說(shuō)明獨(dú)立式摩擦發(fā)電機(jī)的工作原理。如圖5所示，當(dāng)氟化乙丙烯（FEP）薄膜在緊密接觸的情況下沿鋁電極滑動(dòng)時(shí)，摩擦起電效應(yīng)將會(huì)使FEP薄膜表面帶正電荷，Al電極表面帶正電荷。當(dāng)FEP薄膜和鋁電極原來(lái)并不帶電的情況下，所有的電荷都是由于二者之間的物理接觸引起的摩擦起電帶來(lái)的，所以FEP薄膜上帶的負(fù)電荷理論上應(yīng)該與鋁電極上帶的正電荷等量。FEP薄膜與左邊的第一個(gè)鋁電極互相正好覆蓋時(shí)，所有的正電荷將被吸引到左邊電極的上表面上，當(dāng)FEP薄膜向著第二個(gè)鋁電極滑動(dòng)的時(shí)候，回路中的正電荷將由左電極流向右電極，已屏蔽右電極上部介電薄膜上負(fù)電荷引起的電場(chǎng)，這就是電能產(chǎn)生過(guò)程中的半個(gè)循環(huán)。當(dāng)FEP薄膜到達(dá)與右電極互相正好覆蓋的位置時(shí)，所有的正電荷都留在了右電極上。隨后，F(xiàn)EP薄膜往左電極滑動(dòng)時(shí)，正電荷將由右電極流向左電極，在回路中形成一個(gè)與前半個(gè)循環(huán)的方向相反的電流。這就是電能產(chǎn)生過(guò)程的下半個(gè)循環(huán)。

五、基于摩擦發(fā)電機(jī)的傳感器

1.磁力傳感器

磁傳感器通?；诨魻栃?yīng)和磁阻傳感機(jī)制，Ya Yang等人研制了納米發(fā)電機(jī)可以作為磁傳感器，探測(cè)隨時(shí)間變化磁場(chǎng)的振動(dòng)。發(fā)現(xiàn)傳感器的輸出電壓隨磁場(chǎng)增而劇烈增加。探測(cè)磁場(chǎng)的變化和變化率的靈敏度分別達(dá)到0.0363±0.0004ln（mV）/G和 0.0497±0.0006ln（mV）/（G/s）。傳感器的響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間分別0.13s和0.34s。制造傳感器的分辨率是3G，并且可以在低0.4Hz下工作。

2.UV探測(cè)器

Zhonhong Lin等人設(shè)計(jì)出一種基于摩擦納米發(fā)電機(jī)的UV探測(cè)器，3D枝狀TiO2納米結(jié)構(gòu)既作為內(nèi)置UV探測(cè)器，有作為TENG的接觸材料。低成本、穩(wěn)定性好TENG基UV探測(cè)器擁有優(yōu)越的光電相應(yīng)特性，包括超過(guò)280A/W相應(yīng)速率，28ms的上升時(shí)間，31ms的衰退時(shí)間，光密度探測(cè)范圍從20μW/cm2到7μW/cm2。

3.汞離子探測(cè)器

汞離子就可以通過(guò)摩擦發(fā)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其探測(cè)。第1步是通過(guò)對(duì)金屬電極修飾金納米顆粒，這可以提高發(fā)電機(jī)的性能。進(jìn)一步對(duì)金顆粒上修飾3-巰基丙酸，高輸出的摩擦發(fā)電機(jī)可以作為高靈敏和高選擇性的汞離子納米傳感器。通過(guò)與5mM汞離子的交互作用，發(fā)電機(jī)的輸出從63mA/cm2下降到8mA/cm2。這是由于吸附的分子種類改變了摩擦行為，實(shí)現(xiàn)了對(duì)汞離子的探測(cè)。

六、結(jié)語(yǔ)

摩擦起電是最古老的科學(xué)研究領(lǐng)域之一，2 500多年前，古希臘哲學(xué)家Thales做了用毛皮摩擦琥珀的實(shí)驗(yàn)，這可以說(shuō)是最古老的關(guān)于靜電的實(shí)驗(yàn)。從此以后，摩擦起電成為了最普遍的科學(xué)現(xiàn)象，摩擦發(fā)電機(jī)的第1個(gè)應(yīng)用目標(biāo)就是為小型電子器件供電，也就是先從環(huán)境中俘獲能量進(jìn)而為別的電子器件供電。使用上述提到的發(fā)電機(jī)的4種工作模式或者他們之間的結(jié)合，摩擦發(fā)電機(jī)傳感器在未來(lái)可以收集很多種環(huán)境中的能量，例如，人行走時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)能、機(jī)械振動(dòng)能、聲能和水能等等能量，并且在很多自然和技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生了非常重要的影響。