随着科技发展，能源需求增长与环境问题促使人们寻求可持续能源解决方案。摩擦纳米发电机（TENGs）的出现为能量收集和自供电传感带来新途径，但仍面临进一步提高效率和稳定性等挑战。MXene 作为一种新型二维材料，在提升 TENGs 性能方面具有巨大潜力。
苏州大学程丝教授和方剑教授团队合作撰写的MXene基摩擦纳米发电机（TENGs）综述文章。该文章系统介绍了 MXene 基 TENGs 的研究进展，涵盖 TENGs 的基本原理、MXene 的结构特性、MXene 在 TENGs 各组分的应用，以及着重强调了MXene 基 TENGs 的优势及应用领域，最后探讨了现有挑战与未来发展方向。
MXene用于TENGs中的优势可归纳为以下六个方面（如图1所示）：1）提高介电常数。MXene 通过形成微观偶极子和微电容器等方式提高复合材料介电常数，增强电荷存储，进而提升 TENGs 输出性能；2）减少电荷衰减。将 MXene 掺入聚合物基质可提供电荷捕获位点，减少电荷扩散，增强电荷存储能力，有效缓解电荷衰减问题；3）提升机械性能。MXene 可增强聚合物结晶度或促进交联，提高复合材料强度和模量，有助于解决 TENGs长期运行中的材料损坏问题；4）增强耐湿性。MXene 掺杂可增加与水分子的氢键作用，提高 TENGs 在高湿度环境下的性能，但需解决其在潮湿环境中的氧化问题；5）高导电性。MXene 具有类似金属的费米能级和二维层状结构，可提高聚合物极化，显著增强 TENGs 输出性能；6）增大有效接触面积。MXene 与纳米纤维膜集成可增加比表面积，扩大有效接触面积，提高电荷生成密度。
图1. TENGs中MXenes的优势示意图
论文信息：
Comprehensive Insights on MXene-based TENGs: From Structures, Functions to Applications
Shengwu Deng, Wasim Akram, Xiaorui Ye, Lizi Zhang, Yang Yang, Si Cheng*, Jian Fang*
Small
DOI: 10.1002/smll.202404872
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