多功能摩擦电压涂层用于自供电原位传感，具有卓越的摩擦学稳定性和电荷传输性能

《Advanced Functional Materials》：Multifunctional Tribovoltaic Coating for Self-Powered In Situ Sensing with Exceptional Tribological Robustness and Charge Transport

摩擦伏打电技术通过非晶氢化碳多功能涂层实现低摩擦（0.066）与高能效（1.18kW/m2），集成轴承系统有效降低摩擦扭矩、振动及温升，并支持高灵敏度（R2=0.9997）实时监测，为智能制造提供自供电传感新方案。

　　

摘要

摩擦电纳米发电机通过摩擦诱导的载流子迁移产生直流电，是自供电传感领域的一个有前景的研究方向。然而，传统的半导体材料在实际应用中存在机械性能和成本效益方面的关键限制。本文介绍了一种非晶态氢化碳基多功能摩擦电涂层（M-TC），该涂层通过物理气相沉积技术同时具备半导体功能和优异的摩擦学性能。全面的球盘摩擦学测试表明，摩擦学行为与电输出之间存在强相关性：在自润滑条件下，M-TC的摩擦系数低至0.066，峰值功率密度高达1.18 kW m^?2。第一性原理模拟进一步证实了该涂层在纳米尺度上的卓越结构稳定性和高效的电子传输能力。将M-TC实际应用于轴承系统后，显著降低了摩擦扭矩，减少了振动，并有效抑制了温度上升，从而验证了其在实际应用中的优势。此外，对生成的电信号进行光谱分析可实现高灵敏度（线性相关系数R² = 0.9997）的实时异常检测。这项研究显著推动了多功能摩擦电涂层的发展，为开发具有集成保护和传感功能的组件提供了可行的途径，适用于下一代智能制造系统。

图形摘要

本文提出了一种非晶态氢化碳基多功能摩擦电涂层，它结合了半导体性能和优异的摩擦学稳定性。该涂层的摩擦系数低至0.066，峰值功率密度为1.18 kW m^?2。将其应用于轴承后，可以降低摩擦扭矩和振动，并实现高灵敏度的实时监测，从而推动智能制造中的自供电传感技术发展。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。