本网讯（材料科学与工程学院） 近日，材料科学与工程学院王佩红教授团队在多元能量收集和高能量密度储能技术与应用方面取得系列进展，先后在材料权威期刊发表三篇论文，安徽大学均为第一单位。
发展绿色高效的储能技术是实现碳中和战略目标的关键。纤维超级电容器(SCs)由于其结构紧凑、高耐磨性和安全性而受到广泛关注。然而，传统的制备方法复杂且容易导致器件结构被破坏，进而显著降低电容器性能。为此，王佩红教授团队采用一步湿法纺丝结合电沉积策略制备同轴纤维SC（CFSC）。受益于碳改性氮掺杂MXene纳米片的大表面积和丰富的孔隙结构，以及银纳米片的高电导率，电解质离子/电子传输路径得到显著改善。在功率密度为200 μW⸱cm−2时，CFSC表现出3.39 μWh⸳cm−2的高能量密度。这项工作为制造高性能、灵活和可穿戴 SC 提供了一种通用策略。相关工作发表在材料学科权威期刊《纳米快报》（DOI:10.1021/acs.nanolett.4c02266），第一作者为材料科学与工程学院2021级博士生张浩楠，材料科学与工程学院王佩红教授、何稳博士和合肥工业大学张琪副研究员为论文共同通讯作者。
图1. MXene@P@MXene CFSC和CNM@P@CNM-X CFSC的电化学性能比较
在多元能量收集方面，针对工业环境中普遍存在的热风能源，该团队构建了一种摩擦电-热电耦合的集成式混合发电机，实现了热风中低梯度热能和不规则风能的高效收集和自驱动热风传感。这项工作通过构建混合功率产生系统，实现了从单一输入源中收集多元能量，不仅提升了能量转化和利用效率，也为物联网时代的能源危机提出了可行的解决方案。相关工作发表在材料学科权威期刊《材料视野》（DOI:10.1039/D3MH02228E），并被选为封面文章，第一作者为材料科学与工程学院2022级博士生方林，材料科学与工程学院王佩红教授、上海电力大学郑莉教授、中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士为论文共同通讯作者。
图2. 应用于工业热风环境的摩擦电-热电耦合的混合式发电机的结构示意图和性能比较
另外，在摩擦纳米发电技术应用方面，该团队构建了一个基于麦克斯韦位移电流的无线信号传输系统。利用一个耦合直线运动和旋转运动的无线摩擦纳米发电机（LR-TENG）作为发射器，在1 Hz的外部激励下，LR-TENG的信号传输距离可达86厘米，这在相关研究中创下了最高纪录。这项工作极大地拓宽了摩擦纳米发电技术在智能传感和无线信息采集领域的应用。相关工作发表在材料与能源学科权威期刊《纳米能源》（DOI:10.1016/j.nanoen.2024.109937），第一作者为材料科学与工程学院2022级博士生方林，材料科学与工程学院王佩红教授为论文通讯作者。
图3. 基于耦合运动增强型TENG的长距离无线信号传输系统的结构及工作机制