接觸起電（摩擦起電）是在古希臘時代發(fā)現(xiàn)的。 盡管它的發(fā)現(xiàn)距今已有2600多年的歷史，但對其原理仍存在諸多爭論。 其中最重要的是電荷轉(zhuǎn)移是否是通過充電過程中電子或離子的轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)的以及為什么產(chǎn)生的電荷能夠長時間保留在材料表面。 金屬或金屬與半導體之間的接觸起電通常被認為會導致電子轉(zhuǎn)移，并且可以通過功函數(shù)或接觸電勢的差異來解釋。 通過引入表面態(tài)的概念摩擦起電，電子轉(zhuǎn)移理論也可以在一定程度上解釋金屬與絕緣體之間的接觸起電現(xiàn)象。 然而，離子轉(zhuǎn)移也可以用來解釋接觸起電，并且更適合包含聚合物的起電系統(tǒng)，例如，其中離子或官能團主導起電的產(chǎn)生。 現(xiàn)有的與接觸起電相關(guān)的研究幾乎都集中在產(chǎn)生的電荷總量上，而對表面靜電荷變化的實時檢測或與溫度相關(guān)的研究卻很少。 到目前為止，仍然沒有令人信服的理論可以用來揭示接觸起電的主導機制是由于電子還是離子轉(zhuǎn)移。
中國科學院外籍院士、中國科學院北京納米能源與系統(tǒng)研究所首席科學家王忠林提出基于麥克斯韋位移電流原理的摩擦納米發(fā)電機（TENG）技術(shù)，可準確表征摩擦納米發(fā)電機（TENG）技術(shù)。表面電荷密度并可在不同溫度下應用。 這為解決上述接觸帶電問題提供了新的思路。 近日英語作文，在王忠林教授的指導下，徐成副教授博士論文研究工作取得了進展。 訾云龍和博士生王琪通過設計可在高溫下工作的TENG，實現(xiàn)了表面電荷密度/電荷量的實時定量測量，從而揭示了接觸起電過程中的電荷特性和潛在機制。 本研究設計了不同類型的TENG，使得TENG在工作過程中僅產(chǎn)生極少量的電荷，因此它們產(chǎn)生的電荷的影響可以忽略不計。 通過引入初始電荷，研究了不同溫度條件下TENG表面電荷隨時間的演化特征。 實驗和模擬結(jié)果表明，它很好地符合熱電子發(fā)射方程摩擦起電，證實了兩種不同固體材料之間接觸起電的主要來源。 在電子轉(zhuǎn)賬中。 此外，研究還揭示了不同材料的表面具有不同的勢壘高度。 正是由于這種勢壘的存在，接觸起電產(chǎn)生的電荷才能儲存在表面而不會逃逸。 基于上述以電子發(fā)射為主的接觸起電機制，該研究進一步提出了通用的電子云勢阱模型，首次實現(xiàn)了對任意兩種傳統(tǒng)材料之間的接觸起電原理的統(tǒng)一解釋。 本研究提出的方法有利于更好地認識接觸起電效應，同時為摩擦納米發(fā)電機在微納能源、藍色能源、自驅(qū)動傳感、人工智能、機器人學和物理學。 根據(jù)。
相關(guān)研究成果發(fā)表在 上。
(a)-(c)，兩種不同材料的原子在接觸起電之前、期間和之后的電子云和勢阱狀態(tài)（三維和二維圖）； (d)、在較高溫度下的放電狀態(tài)。