摩擦纳米发电机由王中林小组于2012年在国际上首先发明，目的是利用摩擦起电效应和静电感应效应的耦合把微小的机械能转换为电能。这是一项颠覆性的技术并具有史无前例的输出性能和优点，近些年来，其理论体系和应用技术都发展迅速。《摩擦纳米发电机理论与技术》系列全面涵盖了摩擦纳米发电机的系统理论及其带来的快速发展的各个领域的技术应用总结。全书共4卷、53章。第1卷主要介绍其理论与技术基础，第2卷展现了其在微纳能源领域的尖端应用，第3卷主要介绍其在收集蓝色能量、环境能量方面的前沿应用，第4卷主要介绍其作为传感器与高压电源的前沿应用。这些应用领域涉及能源、环境、医疗植入、人工智能、可穿戴电子设备及物联网等众多方向。本分册涵盖第2卷内容。

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中科院外籍院士，欧洲科学院院士，，2019年爱因斯坦世界科学奖

目录
前言
第17章 用于植入式医疗的摩擦纳米发电机 1
17.1 引言 1
17.2 植入式医疗中摩擦纳米发电机的特点 3
17.3 应用 4
17.3.1 生物力学能量采集 4
17.3.2 生理信号采集 7
17.3.3 电刺激治疗 13
17.4 结论 18
参考文献 19
第18章 用于医疗的摩擦纳米发电机 24
18.1 引言 24
18.2 可穿戴摩擦纳米发电机 26
18.2.1 生理信号监测 26
18.2.2 治疗 33
18.2.3 电源 41
18.3 植入式摩擦纳米发电机 47
18.3.1 生物监测 47
18.3.2 治疗学 50
18.3.3 电源 55
18.4 结论 58
参考文献 59
第19章 用于可穿戴电子产品的摩擦纳米发电机 63
19.1 引言 63
19.2 摩擦电纺织品 66
19.3 摩擦电织物和纱线的对比 67
19.4 摩擦电纱线的制备 70
19.5 提高摩擦电纱线输出功率的策略 71
19.6 静电纺丝法制备摩擦电纤维 72
19.7 摩擦电纱线的导电芯纱 74
19.8 摩擦电纱线—案例研究 76
19.9 结论 78
参考文献 78
第20章 用于交通运输领域的摩擦纳米发电机 84
20.1 引言 84
20.2 智能交通运输系统中的摩擦纳米发电机 85
20.2.1 陆路交通运输中的摩擦纳米发电机 85
20.2.2 水路交通运输中的摩擦纳米发电机 96
20.2.3 航空交通运输中的摩擦纳米发电机 103
20.3 结论 105
参考文献 106
第21章 用于信息安全与身份识别的摩擦纳米发电机 110
21.1 引言 110
21.2 摩擦纳米发电机应用于信息安全 113
21.2.1 用于信息安全的摩擦纳米发电机编码技术 113
21.2.2 用于信息安全的摩擦纳米发电机传感技术 118
21.3 摩擦纳米发电机应用于身份识别 125
21.3.1 基于摩擦纳米发电机的模拟识别技术 125
21.3.2 基于摩擦纳米发电机的数字识别技术 128
21.4 基于摩擦纳米发电机的单片全集成智能微系统应用于信息安全与身份识别
134
21.5 结论 138
参考文献 139
第22章 用于物联网的摩擦纳米发电机 143
22.1 引言 143
22.1.1 物联网 143
22.1.2 摩擦纳米发电机作为物联网传感器 144
22.2 摩擦纳米发电机在物联网中的应用 145
22.2.1 智能家居 145
22.2.2 人机交互 152
22.2.3 无线供电和通信 160
22.2.4 远程医疗 162
22.3 摩擦纳米发电机在物联网中应用的挑战 162
22.4 结论 163
参考文献 163
第23章 摩擦纳米发电机与自驱动电化学 168
23.1 引言 168
23.2 基本模式和理论 169
23.2.1 自驱动电解 169
23.2.2 自驱动阴极保护 170
23.2.3 自驱动阳极氧化 171
23.3 自驱动电化学的应用 172
23.3.1 自驱动电解水和海水淡化 172
23.3.2 自驱动污水处理 174
23.3.3 自驱动金属表面腐蚀防护 176
23.3.4 自驱动空气净化 177
23.3.5 自驱动电化学阳极氧化 178
23.4 结论 180
参考文献 180
第24章 用于自充电电源包的摩擦纳米发电机 183
24.1 引言 183
24.2 用于自充电电源包的摩擦纳米发电机 184
24.2.1 生物力学能量收集方向的应用 184
24.2.2 风能收集方向的应用 188
24.2.3 蓝色能源收集方向的应用 189
24.2.4 雨滴能收集方向的应用 191
24.3 自充电电源包的混合能量收集 194
24.3.1 摩擦纳米发电机与另一种能量收集装置集成用于自充电电源包 194
24.3.2 集成多个能量收集设备的摩擦纳米发电机用于自充电电源包 196
24.4 能量管理电路 197
24.4.1 AC-DC转换 197
24.4.2 迟滞开关 198
24.4.3 DC-DC转换 198
24.5 自充电电源包的储能装置 199
24.5.1 储能超级电容器 200
24.5.2 储能电池 200
24.6 结论与展望 202
参考文献 203
第25章 纤维/织物基摩擦纳米发电机 209
25.1 引言 209
25.2 织物基摩擦纳米发电机的分类 210
25.3 纤维/织物基摩擦纳米发电机的材料要求 211
25.4 纤维基摩擦纳米发电机 211
25.4.1 同轴纤维摩擦纳米发电机 212
25.4.2 扭曲纤维摩擦纳米发电机 218
25.4.3 平行纤维摩擦纳米发电机 220
25.4.4 纤维基摩擦纳米发电机的大规模生产 220
25.5 织物基摩擦纳米发电机 223
25.5.1 二维交织摩擦纳米发电机 224
25.5.2 三维交织摩擦纳米发电机 225
25.5.3 多层堆叠织物摩擦纳米发电机 229
25.5.4 织物基摩擦纳米发电机的应用 232
25.6 基于3D打印的纤维/织物基摩擦纳米发电机 234
25.7 纺织品摩擦纳米发电机关注热点 237
25.8 结论 239
参考文献 239
第26章 纸基摩擦纳米发电机 243
26.1 引言 243
26.2 P-TENG的处理方法 244
26.2.1 激光图案化沉积导电材料 244
26.2.2 丝网印刷 245
26.2.3 柔性电极沉积技术 245
26.2.4 表面形态工程 247
26.2.5 化学改性 248
26.3 P-TENG的几何设计 248
26.3.1 一维图案 248
26.3.2 二维图案 250
26.3.3 三维图案 251
26.4 P-TENG的应用 252
26.4.1 自供电传感器 252
26.4.2 人机交互 255
26.4.3 自供电电化学 255
26.4.4 能量收集 258
26.5 结论 260
参考文献 260
第27章 摩擦纳米发电机输出能量的电源管理 264
27.1 引言 264
27.2 脉冲式摩擦纳米发电机 265
27.2.1 结构和输出特性 265
27.2.2 等效电路和内部等效阻抗 266
27.3 不同工作模式的脉冲式摩擦纳米发电机 268
27.3.1 基于机械开关的脉冲式摩擦纳米发电机 268
27.3.2 基于静电振动开关的脉冲式摩擦纳米发电机 272
27.3.3 基于空气放电开关的脉冲式摩擦纳米发电机 273
27.3.4 基于电子开关的脉冲式摩擦纳米发电机 276
27.4 摩擦纳米发电机的电源管理电路 276
27.4.1 摩擦纳米发电机的电容转换电路 276
27.4.2 摩擦纳米发电机的电磁电压转换电路 281
27.4.3 摩擦纳米发电机带有源电子开关的电源管理电路 284
27.4.4 脉冲式摩擦纳米发电机的无源电源管理电路 289
27.5 计算电源管理电路的能量存储效率的标准方法 293
27.6 结论 296
参考文献 297
第28章 用于体育领域的摩擦纳米发电机 299
28.1 引言 299
28.2 智能体育设施 300
28.3 可穿戴体育运动设备 302
28.4 体育运动训练与监测系统 305
28.5 摩擦纳米发电机用于体能测试 307
28.6 机器学习用于体育运动 309
28.7 大数据分析用于体育运动 310
28.8 未来发展方向 310
28.9 结论 311
参考文献 312
第29章 基于摩擦纳米发电机的液固界面探针 315
29.1 引言 315
29.2 基本原理 316
29.3 摩擦纳米发电机探针 317
29.3.1 阵列式摩擦纳米发电机探针 318
29.3.2 扫描型摩擦纳米发电机探针 318
29.4 基于原子力显微镜的摩擦纳米发电机探针 319
29.5 应用 321
29.6 结论 322
参考文献 323
第30章 摩擦纳米发电机的机械系统 324
30.1 引言 324
30.2 摩擦纳米发电机的运动学和振动系统 326
30.2.1 摩擦纳米发电机的运动学系统 326
30.2.2 振动理论 347
30.3 结论 365
参考文献 366