目前，化石燃料仍然是全球能源系统的支柱，广泛应用于发电、交通运输和工业生产。然而，其开采、精炼和燃烧过程不可避免地会释放大量温室气体（如二氧化碳和甲烷）以及有害污染物。这不仅加剧了全球变暖，还引发了严重的空气质量和生态问题。此外，作为一种不可再生资源，化石燃料的储量有限且分布不均，导致能源供应的长期不确定性，对全球能源安全构成挑战[[1], [2], [3]]。作为应对这些挑战的关键途径之一，可充电电池技术被广泛认为是向清洁能源转型的重要途径。尽管电池在使用过程中相对清洁，但其制造过程严重依赖锂、钴和镍等稀有金属，这些金属的开采和加工往往会对环境造成破坏并消耗大量能源。此外，废旧电池的处置和回收系统也不完善，存在二次污染的风险。另外，能量密度限制、有限的循环寿命以及在极端条件下的性能下降等问题凸显了开发新的可持续能源技术的紧迫性[4,5]。
在这种背景下，摩擦电纳米发电机（TENG）作为一种新兴的机械能量收集技术应运而生，具有广泛的应用前景。TENG专门设计用于高效捕获低频机械能量，是新型能量收集技术的重要分支[[6], [7], [8]]。其工作原理主要依赖于材料接触和分离过程中产生的摩擦电效应以及由此产生的静电感应电流[[9], [10], [11]]。作为一种绿色发电方法，TENG在材料选择和运行过程中产生的污染极小，在环境友好性和可持续性方面具有显著优势[12,13]。它可以从日常环境中的各种机械运动中收集能量，例如人类活动[[14], [15], [16]]、机械设备振动[[17], [18], [19]]、风[[20,21]]或水流扰动[[22,23]]。它特别适合捕获传统能源系统难以利用的分散、低强度的动能。目前，TENG已在多个领域得到应用，例如集成到车辆中从发动机或路面振动中收集能量，或部署在桥梁和建筑物结构中实现自供电监测[24,25]。此外，TENG为物联网（IoT）提供了理想的能源解决方案，使得无需外部电源即可构建自主运行的分布式传感器网络。这推动了智能城市、环境监测和可穿戴设备等领域的创新和应用扩展[[26], [27], [28]]。
在各种环境机械能量中，旋转机械能量是环境中最为普遍的形式之一。从风力涡轮机和工业齿轮箱的旋转到汽车轮胎的滚动，甚至微型无人机的转子，这种能量通常以旋转运动的形式存在[[29], [30], [31]]。这些旋转设备的稳定运行往往依赖于实时监测转子位置和旋转速度以实现精确控制。传统传感器经常面临对外部电源的依赖和复杂安装的挑战。同时，由于难以有效回收，旋转过程中蕴含的大量机械能量常常被浪费。因此，作为TENG技术的一个重要分支，旋转摩擦电纳米发电机（R-TENG）专门设计用于同时捕获旋转机械能量并感知运动状态。通过独特的结构设计，它将连续的旋转运动转化为摩擦层之间的周期性接触-分离或滑动摩擦。其输出电信号精确反映了电机转子位置的周期性变化，从而实现位置和速度的估计。这为精确的电机控制提供了关键信息，而收集到的电能则作为后续调节电路的电源[32]。
本文旨在系统回顾R-TENG技术的进展。文章结构如下：第2节系统阐述了R-TENG的基本工作原理和模式；第3节将R-TENG结构分为接触型、接触分离型和非接触型，并详细分析了它们的结构特性；第4节介绍了R-TENG的典型应用；第5节总结了当前的局限性并比较了先进的优化技术；第6节讨论了R-TENG未来的发展趋势；第7节给出了结论。本文的主要内容框架如图1所示。
