摩擦纳米发电机（TENG）因其便携性和可靠性，在机械能收集和自供电传感方面展现出巨大的应用潜力，包括微/纳米电源、高压源、生物医学设备以及人机交互等。在摩擦电能量收集过程中，实现高稳定性和耐久性的同时保持输出性能是一项重大挑战，尤其是通过一种环保且可扩展的方法来实现。然而，现有TENG缺乏合理且坚固的封装结构，而这对于实现稳定耐久的能量输出至关重要。封装结构能保护摩擦电荷免受环境干扰，尤其是水蒸气的影响。
青岛科技大学高分子科学与工程学院张振秀教授团队，巧妙地利用异向成核发泡效应，实现了TENG的一步法自支撑和自封装设计和制备。团队通过一种创新的环境可持续性一步周边约束发泡方法，开发了一种仿生自支撑自封装穹顶结构摩擦纳米发电机（DTENG），极大地提升了TENG的稳定性和耐用性。在PCF中，压力释放导致泡沫膨胀，周边约束导致泡沫不均匀膨胀，从而形成了宏观穹顶结构。由于自支撑和自封装的结构以及穹顶结构，优化后的DTENG展示出263 V的高开路电压（Voc）和107.7 mW/m2的功率密度。此外，由于其坚固的结构和封闭的构造，DTENG展示出极高的耐用性，可承受60,000次循环，且具有抗紫外线、抗温度和抗腐蚀的性能。特别是，DTENG已通过连续水下运行和车辆碾压后的稳定性测试。基于这些性能优势，DTENG在恶劣环境下的自供电传感方面展现出巨大潜力，并被设计用于实现对水流的自主控制和实时监测。这项工作为高性能且耐用的仿生TENG的可扩展和可持续发展提供了新策略。相关工作以Bioinspired Self-standing and Self-encapsulated Dome Architectured Triboelectric Nanogenerators with Exceptional Stability and Durability为题发表在Advanced Functional Materials（DOI: 10.1002/adfm.202505747）。该成果以青岛科技大学为第一署名单位，谢一兵博士为第一作者，张振秀教授和郑州大学刘春太教授为通讯作者。
同时，团队基于超临界氮气发泡制备了具有高阻尼特性的TENG，相关工作以Green and efficient fabrication of high-damping porous films for energy harvesting and self-powered sensing发表在Journal of Colloid and Interface Science（DOI: 10.1016/j.jcis.2025.137988）该成果以青岛科技大学为第一署名单位，谢一兵博士为第一作者，张振秀教授和郑州大学刘春太教授为通讯作者。
本工作得到了山东省自然科学基金、青岛市自然科学基金、青岛市博后项目资助等项目的资助。
