综述：基于摩擦电效应的自供能触觉传感器最新进展：材料、结构与应用

本综述系统探讨摩擦纳米发电机（TENG）在自供能触觉传感器（SPTS）中的前沿进展，涵盖材料创新、微结构设计及在医疗健康监测与智能工业制造中的应用，为可持续能源和柔性电子技术发展提供重要参考。

　　

Abstract

随着柔性电子与物联网（IoT）技术的快速发展，自供能传感因其无需外部电源的特性，在可穿戴设备与智能人机交互领域成为研究热点。基于摩擦纳米发电机（Triboelectric Nanogenerator, TENG）的自供能触觉传感器（Self-Powered Tactile Sensor, SPTS）凭借高效机械能收集、高灵敏度及结构多样性，在实时健康监测、软机器人与智能交互界面展现出巨大潜力。近年来，功能材料与微结构设计的突破进一步提升了SPTS的综合性能。

材料与能量转换机制

TENG的工作原理基于摩擦起电与静电感应的耦合效应，将机械能转化为电能。材料选择直接影响电荷生成与转移效率。常见摩擦电材料包括聚四氟乙烯（PTFE）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）及新型聚合物复合材料。通过引入纳米填料（如石墨烯、碳纳米管）或设计多层异质结构，可显著提升输出性能（如电压、电流密度）。此外，表面微纳结构（如微金字塔、纳米线阵列）通过增大接触面积增强电荷密度，进一步提升能量转换效率。

结构设计与性能优化

SPTS的结构设计聚焦于微纳结构化、柔性/可拉伸性与系统集成。微纳加工技术（如光刻、静电纺丝）可制备高精度图案化表面，提升传感器响应灵敏度与稳定性。柔性基底（如聚酰亚胺、Ecoflex）与可拉伸导体（如液态金属、银纳米线）的结合，使传感器适应复杂形变环境，适用于人体运动监测与软体机器人操作。系统级集成策略将SPTS与信号处理电路、无线传输模块结合，实现实时数据采集与远程交互，推动其在物联网中的部署。

应用创新：医疗健康与智能制造

在医疗健康领域，SPTS用于实时生理信号监测（如心率、脉搏、呼吸频率）和康复治疗辅助。例如，集成于智能绷带或贴片的传感器可无线追踪伤口愈合过程，而植入式TENG设备则通过生物机械能（如心跳、肌肉收缩）为起搏器供能。在智能工业制造中，SPTS应用于机器人触觉反馈、精密装配控制与虚拟交互界面，通过高分辨率压力映射提升操作精度与安全性。

挑战与展望

当前SPTS面临材料耐久性、环境适应性（如湿度、温度）及信号稳定性等挑战。未来研究需开发新型抗老化材料、动态自修复结构及低功耗集成系统，以推动其迈向大规模商业化应用。多学科交叉创新将进一步拓展SPTS在人工智能、生物医学与可持续能源领域的边界。