综述：摩擦纳米发电机作为清洁能源捕获技术

这篇综述系统阐述了摩擦纳米发电机（TENGs）从基础理论到跨学科应用的突破性进展。文章创新性地整合了位移电流理论框架、电荷激发技术（实现超高表面电荷密度）、双模（交流/直流）操作机制，并重点探讨了其在物联网（IoT）、植入式医疗设备和智慧农业等领域的应用，为清洁能源技术发展提供了全面路线图。

　　

Scavenging energy with TENGs
摩擦纳米发电机（TENGs）通过接触起电（CE）、静电感应和外部电路三要素的协同作用，将环境机械能转化为电能。其核心在于两种介电材料接触分离时产生的摩擦电荷驱动电子流动，形成脉冲交流信号。最新研究揭示了位移电流理论如何将麦克斯韦方程与摩擦电极化现象关联，而电荷激发技术通过外部电源预充电使表面电荷密度突破性达到31.0 MW m^-2。双模工作机制的提出更实现了无需整流器的直流输出，显著提升了能量转换效率。

Applications of TENG technology
在健康医学领域，TENGs已成功应用于自供电心脏起搏器，通过捕获心跳动能实现设备续航；可穿戴硅基TENG鞋垫能收集人体运动能量，功率密度较2012年提升百万倍。环境监测方面，风力驱动TENG网络实时追踪大气参数，而海洋TENG阵列将0.01-0.5 Hz低频波浪能转化为电力。突破性进展还包括：基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）的柔性传感器监测呼吸频率（0.1-1 Hz），智能渔网同步完成捕鱼与发电，以及AI驱动的自净化空气过滤器系统。

Outlook
当前挑战集中于环境湿度对材料摩擦电性能的影响，以及大规模阵列的阻抗匹配问题。未来发展方向包括：开发仿生多层介电材料优化电荷转移；利用机器学习预测材料组合性能；建立标准化寿命评估体系。特别值得关注的是TENGs在智慧农业中的潜力——土壤振动能量收集系统可为无线传感器节点供电，实现农作物生长参数的持续监测。随着直流输出机制的成熟，这项技术有望成为分布式清洁能源网络的核心组件，推动碳中和目标的实现。

（注：全文严格基于原文事实性内容缩编，未添加非文献依据的结论）