杜祖亮教授课题组利用多层电极结构和脉冲发电模式对纳米摩擦发电机的输出特性进行了有效调控，使脉冲输出功率、阻抗匹配范围等特性得到了显著增强。研究结果发表在Advanced Energy Materials, 2015, 5, 1401452（SCI一区，IF=16.146）。

多层电极结构纳米摩擦发电机的结构示意图（a、b）及其表面PTFE纳米结构的SEM图片（c）。

物联网络由数量庞大的光电传感器组成，如果用传统的电池供电，在安装、更换、维护等方面存在难以克服的困难。纳米摩擦发电机可以将自然界中的多种运动形式转化为电能，是取代电池为分立的微纳器件供电的理想途径。但是，目前的纳米摩擦发电机瞬时输出功率较小，分布在1 mW—1 W范围内；而且，当负载电阻小于1 MΩ时，发电机的输出功率急剧衰减。为解决这些问题，我们发展了一种脉冲模式纳米摩擦发电机，通过触发式开关来产生脉冲式的电学输出，可以获得高达140 W的瞬时输出功率；同时，在极宽的输出阻抗范围内（500 Ω—1 GΩ）， 实现了阻抗匹配。纳米摩擦发电机存在输出电压大，但输出电流小的问题。而且，由于纳米摩擦发电机具有电流输出不连续、频率分布范围广等特点，难以用普通的 变压器调控其输出电压和电流。通过设计多层电极结构的纳米摩擦发电机，使诱导电荷在多层电极结构中逐层流动，降低输出电压，提高平均电流密度。脉冲式多层 结构纳米摩擦发电机显著提高了纳米摩擦发电机的瞬时输出功率和阻抗匹配范围，并建立了独特的电压调控手段来控制纳米摩擦发电机的输出电压与电流，对纳米摩擦发电机的实际应用具有重要意义。