自2012年以来，摩擦纳米发电机(TENG)作为一种可再生能源收集和利用技术，在可穿戴电子设备、便携式自供电系统和人机界面的发展方面迎来了新的浪潮。电纺纤维具有均匀性好、孔隙率大、比表面积大等优点，为TENG的摩擦电层提供了新的选择，可以显着提高TENG的摩擦电效应和耐磨性。

这些TENGs通过摩擦电效应和静电感应的结合，将机械能转化为电能，是一种新型的能源收集与利用技术。自2012年以来，TENGs在可穿戴电子设备、便携式自供电系统和人机接口等领域得到了广泛应用​。

电纺纳米纤维因其良好的均匀性、大孔隙率和大表面积，在TENGs的制造中表现出显著优势。这些特性使得电纺纳米纤维能够提供更高的电输出和更好的机械性能，从而提高了TENGs的整体性能。论文中还详细讨论了通过优化电纺工艺参数，如工作距离、针头直径和电纺时间，对TENGs性能的影响。

电纺纳米纤维是一种通过电纺工艺制备的纳米级纤维，具有高表面积、高孔隙率和良好的机械性能，广泛应用于多个领域。以下是电纺纳米纤维的更多详细介绍：

制备工艺

电纺工艺是制备纳米纤维的主要方法之一，其过程包括将高分子溶液或熔体通过高电压电场作用喷射形成纤维。具体步骤如下：

1. 溶液制备：将聚合物溶解在适当的溶剂中，形成均匀的高分子溶液。
2. 电纺设备设置：将溶液置于注射器中，通过针头在高电压电场作用下喷射。
3. 纤维收集：在电场力作用下，溶液喷射形成细小的纤维，最终在收集器上沉积形成无纺布状的纳米纤维膜​​。

材料选择

电纺纳米纤维可以由多种材料制备，包括：

• 聚合物材料：如聚乙烯醇（PVA）、聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）、聚偏氟乙烯（PVDF）等。
• 无机材料：如二氧化钛（TiO2）、氧化锌（ZnO）等。
• 复合材料：将聚合物与无机纳米颗粒结合，增强其功能特性。

应用场景

电纺纳米纤维在多种场景下的应用得到了展示，包括能量收集、自供电传感器、可穿戴设备和生物界面电子产品。尤其是在可穿戴设备和生物界面电子产品中，电纺纳米纤维的高表面积和良好的机械性能使其成为理想的材料选择。

1. 能量收集： 电纺纳米纤维在TENGs中被广泛用于能量收集。这些纳米纤维具有高比表面积和优良的机械性能，能够有效提升TENGs的输出功率。例如，研究表明，基于电纺聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维的TENGs能够从环境振动和人体运动中收集能量，为小型电子设备供电​。
2. 自供电传感器： 电纺纳米纤维在自供电传感器中的应用也备受关注。这些传感器可以通过检测外部机械刺激（如压力、振动等）来产生电信号，从而实现自供电功能。例如，电纺PVDF/石墨烯复合纳米纤维制成的传感器能够用于高灵敏度的声波检测和压力传感。
3. 可穿戴设备： 电纺纳米纤维由于其柔韧性和良好的机械适应性，在可穿戴设备中的应用前景广阔。例如，一些研究利用电纺纳米纤维制作了可穿戴式TENGs，这些设备可以贴附在衣物上，通过人体运动产生电能，为智能手表、健康监测设备等供电。
4. 生物界面电子产品： 电纺纳米纤维还在生物界面电子产品中表现出优异的性能。例如，基于电纺纳米纤维的TENGs可以用于制造柔性电子皮肤和生物传感器，这些设备能够与人体皮肤紧密贴合，实时监测生理信号，如心率、血压等，为医疗健康提供重要的数据支持​。
5. 多功能集成应用： 通过优化电纺工艺和材料组合，研究人员开发出了多功能集成TENGs。例如，一些研究通过将电纺纳米纤维与其他功能材料（如光电材料、磁性材料等）结合，制备出了具有自清洁、防水等多种功能的TENGs，拓展了其在不同应用场景中的适用性。