机械工程学报

作者：杨磊鹏, 王以磊, 王开政, 潘柏松, 肖渊

单位：1. 西安工程大学机电工程学院 西安 710048;2. 西北机电工程研究所 咸阳 712099;3. 浙江工业大学台州研究院 台州 318000

关键词：摩擦纳米发电机,3D打印,表面微结构构筑,输出性能；

基金：中国博士后科学基金(2023M732827);陕西省自然科学基础研究计划(2023-JC-QN-0510);陕西省教育厅一般专项科研计划(21JK0649)资助项目

介电层表面微结构构筑对提升摩擦纳米发电机输出性能尤为关键。针对目前介电层表面微结构构筑工艺复杂、柔性差等问题，提出3D打印构筑摩擦纳米发电机介电层表面微结构，并采用理论与实验相结合的方法研究微结构种类、特征尺寸和数量对摩擦纳米发电机输出性能的影响规律。结果表明：构筑正四棱锥、半球体和正方体表面微结构可有效提升摩擦纳米发电机输出性能，且正方体表面微结构对于摩擦纳米发电机输出性能的影响更为显著，峰值电压最大增长38.7%，短路转移电荷量最大增长36.9%，峰值电流最大增长为42.9%；特征尺寸越大，微结构分布数量越多，摩擦纳米发电机输出性能越强；所述方法具有工艺简单、高柔性等优势，所建的仿真模型与实验结果具有较好的一致性，可为摩擦纳米发电机介电层表面微结构优化设计制造提供理论依据。

来源：2025年第23期

《机械工程学报》期刊编辑部

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