近日，重庆大学蒲贤洁研究团队提出了一种新的折纸式摩擦纳米发电机（TENG）：通过单层PET基板中央设置一六边形开口，并在其上设置峰线和谷线，堆叠后能够实现短距离直线运动和弧线开合运动两种模式下的能量采集，从而应用于日常生活中门的开合运动等机械能的采集和利用，如为指纹锁补充供电等。该成果以“Monolithic Double-W Origami Triboelectric Nanogenerator for Dual-Mode Mechanical Energy Harvesting”为题发表于国际著名学术期刊《Nano Letters》（Nano Letters, 2026, 26, 6063–6071.DOI: 10.1021/acs.nanolett.6c00361）。物理学院硕士生蒲鸿基为第一作者，蒲贤洁为通讯作者。
折纸结构TENG在收集水能、风能、海洋能及其他自然能源方面取得了显著进展。然而，在实现高功率输出并无缝融入日常生活应用方面仍面临一些挑战。现有折纸结构TENG均设计用于收集短距离线性机械能。其中，三浦折叠结构虽由单张基底构成，但因其体积相对笨重，导致无法实现摩擦层的充分接触；而V型堆叠及多层堆叠结构则由多层基底构成，主要用于收集线性运动机械能。基于堆叠策略的TENG因工作间隙狭窄、摩擦层电荷不足以及摩擦材料间静电感应不充分等问题，难以有效提升能量收集与输出效率。
图1.折叠构型与输出性能。（a）22个构型中8个代表性折叠构型，对应4种控制变量。内径尺寸对输出电荷与短路电流（b）和对应V-Q曲线（c）的影响。整体尺寸对输出电荷与短路电流（d）和对应V-Q曲线（e）的影响。（f）构型3在四种位移距离下的输出特性。（g）构型3在四种位移距离下完成一次接触-分离循环所产生的能量。
图2. DW-TENG的应用与优势。（a）利用DW-TENG点亮LED灯。（b、c）为集成PMM的温湿度计供电及其电压曲线。（d–f）折叠式器件在电池电量不足时为电子锁供电的演示过程：成功实现解锁及相应电压曲线。（g）DW-TENG作为门铰链组件在日常生活场景中的示意图。（h）与其他折叠式TENG的峰值功率对比。
研究提出一种单片式双W折纸摩擦纳米发电机（DW-TENG），共设计了22种构型，其控制变量为：内径大小、整体尺寸、中心收敛程度、堆叠层数。通过实验数据对比选出最优参数，同时对摩擦层材料的选择及其布置方式（仅覆盖在单张基底的正面，或正反两面均覆盖）进行了对比讨论。这解决了传统折纸TENG体积冗余、折叠复杂的问题，其堆叠结构确保了摩擦层间充分接触，并降低了磨损和变形。该器件通过集成齐纳二极管倍压电路（VMC），实现了28.51 W/m³的平均功率密度。在实际应用中，电容持续充电83s后，电压稳定在1.86V，并能提供足够的启动和运行电力，实现了指纹锁的解锁功能。这项工作拓展了TENG的应用，推动该技术在更广泛场景中的实用化进程。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6c00361
