针对现有直流摩擦电纳米发电机存在的问题，龙云泽教授团队设计了一种基于电荷泵和空气电离的新型滚动模式的直流摩擦电纳米发电机。该工作最近以题为High-voltage direct current triboelectric nanogenerator based on charge pump and air ionization used directly for electrospinning发表在国际知名期刊Nano Energy上（https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107599）。论文第一作者是我院硕士研究生孙德俊和博士研究生宋威志，论文通讯作者是我院青年教师张俊和龙云泽教授。

据悉，基于电荷泵和空气电离的新型滚动模式的直流摩擦电纳米发电机由三种具有不同电负性的摩擦电材料和金属电极组成。摩擦层为亚克力辊、聚四氟乙烯辊和橡胶带，电极为尖锐的金属。整个系统使用接触带电来产生和积累静电荷。在旋转过程中，皮带不断地将电子从亚克力辊转移到聚四氟乙烯辊，使两个辊子积累正电荷和负电荷。滚筒与电极之间的高压电离空气并将高压传输到电极，使电子在外电路中始终单向流动，实现直流输出。这种工作方式利用滚动摩擦产生电荷，大大降低了摩擦损失，延长了设备的使用寿命。基于滚动模式的新型直流摩擦纳米发电机无需整流器即可成功获得高压直流输出（电压可高达8 kV，短路电流5 μA），并成功用作静电纺丝的高压电源制备了聚偏二氟乙烯、聚乳酸、聚丙烯腈和尼龙6等纳米纤维膜。直流摩擦电纳米发电机驱动的静电纺丝系统可与商业化静电纺丝装置相媲美。这给静电纺丝技术带来了新的方向和突破，特别是在没有市电供应的野外。此外，通过调节直流摩擦纳米发电机的速度可调控电源的输出功率从而向普通电子设备供电。例如，该发电机可直接点亮4000个发光二极管、给330 μF的电容器充电、让湿度计正常工作。该纳米发电机可作为稳定的高压电源，为物联网时代分散型微型电子设备和传感器供电。