摩擦伏特效应的内涵、研究现状及展望

林世权1,2，丁相天1,2，李港1,2，郑明理3，刘检华1,2（1.北京理工大学机械与车辆学院；2.北京理工大学唐山研究院；3.河南大学纳米科学与材料工程学院）

摘要：旨在探讨摩擦伏特效应及其在能量收集与智能传感器中的应用。半导体异质结界面发生滑动时，摩擦会激发界面电子-空穴对，电子-空穴对在半导体界面电场作用下发生定向迁移，产生直流电，这一过程被称为摩擦伏特效应。基于摩擦伏特效应的机械能收集器件被称为摩擦伏特纳米发电机。摩擦伏特纳米发电机能够直接输出直流电，且具有低阻抗的输出特性，因此受到广泛关注。首先阐述摩擦伏特效应的内涵，总结摩擦伏特效应研究中的关键科学问题：电子-空穴对激发机制与界面电场形成机理。其次介绍摩擦伏特效应在能量收集以及智能传感方面的应用及其优化方法。围绕摩擦伏特效应中的能量传输规律，提出摩擦伏特效应研究中的摩擦学问题以及表界面工程问题，以及几何结构非对称和摩擦诱导界面非对称因素对摩擦伏特效应存在潜在贡献的观点。最后指出摩擦伏特效应未来的研究将呈现多元化、智能化的发展趋势，优化材料的表面结构、提高稳定性、输出功率以及耐久性将成为摩擦伏特纳米发电机发展的关键方向。通过这些技术突破，稳定性、输出功率以及耐久性全面提升，摩擦伏特效应有望在实际应用中得到广泛部署，并在智能传感、环境监测、可穿戴设备等领域发挥重要作用。

关键词：摩擦伏特效应；摩擦起电；半导体异质结；摩擦能量耗散；表面改性