便携式电子器件，尤其是可穿戴/可植入生物医疗电子器件，如智能手表、心脏起搏器等，大都依赖锂电池等储能单元进行供能，当电池能量不足时，需频繁充电或更换器件，带来诸多不便。如何将人体蕴藏的能量（包括心跳、呼吸、行走等）收集起来用于驱动便携式电子器件，实现其超长续航乃至“一次植入，终生使用”，已成为近年来的研究热点。其中代表性技术为纳米发电机，即基于压电或摩擦电效应，将外界力学激励直接转化为电能，实现电子器件或系统的自供能运行。特别是摩擦纳米发电机具有选材广泛、易于制备、成本低等优点，越来越广泛地用于可穿戴/可植入电子领域。

本实验室对纳米发电机的力电转换机制进行了深入研究，综合运用材料学、电子学、力学及生物医学工程的方法和手段，研制了基于压电材料掺杂（钛酸钡纳米颗粒）和摩擦纳米发电机的复合型纳米发电机。其开路电压/短路电流可达60V/1μA，器件尺寸仅为1.5cm×1.5cm×0.2cm，实现了输出功率97.41mW/m2及能量转化效率大幅提升80%。我们同时构建了适用于复合型纳米发电机的能量管理及传输模块，并对器件及系统进行柔性封装，使其在液体等复杂环境中依然保持优异性能，验证了其用于自供能可穿戴/可植入电子系统的可行性。

为了进一步提升自供能系统的通用性，我们针对复合型纳米发电机的结构及力学特性，设计了“即插即用”的柔性同轴型接口，可大幅提升自供能系统与其他电子设备连接的便捷性与普适性。

基于压电材料掺杂与摩擦纳米发电机的复合型纳米发电机结构、原理及自供能系统