王中林Nat. Commun.：量化和理解无机非金属材料的摩擦电系列

兔兔

2020-04-30

接触带电(CE)是所有现有材料普遍存在的现象，但目前还缺乏定量的材料数据库来系统地了解其科学机理。有鉴于此，佐治亚理工学院王中林等人利用标准的测量方法，对近30种无机非金属材料的摩擦电电荷密度(TECD)进行了定量研究。

本文要点：

1）研究人员利用一个标准的方法来量化一系列的无机非金属材料的摩擦电（TE）系列。测量了近30种常见的无机材料，并按TECDs排序列出了摩擦电系列。通过比较这些材料的功函数，发现摩擦电荷的极性和电荷转移量与它们的功函数密切相关。

2）无机材料与金属之间的摩擦电效应主要是由表面态之间的电子量子力学跃迁引起的，接触带电的基本驱动力是当两种材料被迫达到原子距离时，电子试图填充最低的可用态，以便通过强烈重叠的电子波函数实现电子跃迁。此外，通过功函数的计算，可以对TE的输出进行粗略的估计和比较，并通过多种方法对材料的功函数进行修正以调整TE的输出。

这项工作为研究CE的相关机制提供了一个基本的数据来源，并为许多实际应用如能量获取和自供电传感提供了一个教科书标准。

Haiyang Zou, et al. Quantifying and understanding the triboelectric series of inorganic non-metallic materials. Nat. Commun. 2020, 11 (1), 2093.

DOI: 10.1038/s41467-020-15926-1.

https://doi.org/10.1038/s41467-020-15926-1