近期，我校402永利郭建生課題組在可穿戴納米能源領域取得了系列進展，相關研究成果以《用于多種能量收集具有空氣間隔-密封結構的摩擦納米發電機》(Versatile triboelectric nanogenerator with a hermetic structure by air supporting for multiple energy collection, DOI：10.1016/j.nanoen.2019.02.018)為題，發表于國際著名期刊《納米能源》（Nano Energy）上。該論文第一作者是402永利博士生張志，通訊作者是郭建生教授。
從生活環境中獲取機械能已成為滿足未來能源需求的一種十分有效的途徑。摩擦電納米機能夠有效的将各種機械能轉化為電能，引起了研究者廣泛關注。到目前為止，它有四種基本工作模式，其中垂直接觸分離模式摩擦納米發電機由于其結構适應性強和能量轉化效率高而被科學家們廣泛研究。然而，這種摩擦納米發電機所使用的間隔支撐材料多為硬質彈簧，彈性海綿等，既在在一定程度上增加了器件的結構複雜性，又會對其結構穩定和壽命造成影響。此外，通常的非密閉結構的摩擦納米機特别容易受到外界環境因素，如環境濕度的影響，限制了其在真實環境中的實際應用性能。
（空氣間隔-密封結構摩擦納米發電機制備過程，結構及實物照片）
針對上述問題，研究團隊選用彈性高、氣密性好、機械強度高的乳膠氣囊作為摩擦電納米機的密封基材；同時采用紡織絲網印刷技術制備出銀塗層的錦綸織物作為正摩擦材料、采用紡織塗層技術制備熱塑性彈性體TPE/錦綸/銀複合織物作為負摩擦材料，并巧妙裝配制備出一種由空氣作為間隔支撐部件的密封結構一體式摩擦納米發電器件。其利用空氣的的可壓縮特性，有效實現了摩擦納米發電機周期性的柔和接觸與分離，可對環境中多種形式機械能的進行收集和利用。此外，這種空氣間隔-密封結構的摩擦納米發電機大大提高了提高其環境适應性。
（不同内壓下器件的電能輸出性能）
針對這種新型結構的能源器件，研究人員系統地研究了其在不同内部氣壓下的電輸出性能，證明了在内壓為0.5kpa時，該器件能産生最大輸出。同時，還發現器件内部的空氣能平衡外力的分布，使輸出性能的正反向信号均勻化。此外，還比較和分析了不同作用力、頻率、空氣相對濕度、溫度等外界因素對器件電輸出性能的影響，進一步驗證了其環境适應性。
（空氣間隔-密封結構的摩擦納米發電機可收集多種形式機械能應用演示）
這種新型空氣間隔-密封結構的摩擦納米發電機能同時收集人體和生活環境中不同種類的機械能，如人體指尖的運動能，風能等，能直接點亮39盞綠色商業發光二極管(LED)。因此該結構的摩擦納米發電器件在能源領域一定具有十分廣泛的應用前景。
另據了解，該課題組還在2018年10月刊的《ACS應用材料與界面》上發表了題為《用于摩擦電納米發電機的納米顆粒摻雜熱塑性彈性體複合織物新型介電材料和簡便制備方法》（Facile Method and Novel Dielectric Material Using a Nanoparticle-Doped Thermoplastic Elastomer Composite Fabric for Triboelectric Nanogenerator Applications，ACS Applied Materials & Interfaces 2018， 10， 13082−13091）的研究論文，深入研究了不同納米顆粒種類和摻雜量以及織物基上熱塑性彈性體塗層厚度對輸出性能的影響，對提高紡織基摩擦電納米發電機的性能提供了有益參考。