从古至今，人类从未停止过对更普适、更高效、更便捷、更高质的健康提升手段的追求。即便是在物质生活高度发展之今日，亚健康仍然普遍存在于人类群体因而，当代人们对于卫生健康水平正提出着越来越高的要求。在此过程中，诸如新兴材料、新型能源等前沿领域的高速发展，为人类卫生健康领域的大发展提供了必要的技术支持。摩擦纳米发电机（TENG）是一种基于摩擦起电和静电感应原理，可将机械能转化为电能的装置，因其高度贴合了健康器件所提出的小型化、自供电、安全性高、舒适美观等要求，近年来得到了越来越多的关注。形式各异、功能不一的TENG相关器件大量涌现并服务于人类卫生健康的改善。

近日，本课题组程嘉副研究员与中科院外籍院士、佐治亚理工终身教授王中林院士合作，在Science Bulletin上发表题为“Triboelectric Nanogenerators for Human-health Care”（用于人类卫生健康的摩擦纳米发电机）的综述论文。梳理 100余项研究成果，总结了多类TENG健康相关应用方向的研究进展及应用情况。

该文介绍了TENG自出现以来，用于健康监测、用于为健康器件供能、用于人机交互、用于杀菌净化与生物工程等方向的应用发展状况。

相比于传统电磁发电机，TENG对于低频机械能有着更高效的捕获能力。而与人类身体相关的绝大部分运动往往都是低频运动，因此TENG展现出了极大的优越性。随着TENG技术的不断改进，其在人类健康领域所能实现的功能也越来越丰富。首先，TENG可以直接作为自供能传感器，直接监测诸如脉搏、呼吸、血压等生理信号。且器件大多还能具有轻便、美观、低成本等优点，能够便捷地服务于日常生活及康复医疗。另一方面，TENG器件亦可作为能量源为其他商用器件供电，如为血糖仪、心脏起搏器、药物递送器件等功能。并且其单次产生的电量小，作为植入设备更加安全。此外，人机交互界面作为沟通人类与计算机的桥梁，为残障人士提供了更多可能，例如结合TENG的眼镜可实现眼动输入、结合TENG的人工鼓膜可实现声音与电信号间的互相转换。在更多分枝领域的应用中，TENG可应用于水杀菌消毒、空气净化、神经电刺激、毛发生长等诸多方向。如将TENG与传统口罩相结合，可大大提升过滤能力。该文通过梳理完整的发展史，清晰地展现了TENG各类器件在人类卫生健康领域所展现多样特征与对应优势所在。

依据应用方向不同、使用的摩擦材料与电极材料不同，该文对于各领域出现的应用进行了分类讨论与汇总分析，展望了TENG为人类卫生健康服务的应用前景，并指出了该领域未来发展的方向与所面临的挑战。

总的来说，自TENG被提出以来，世界诸多团队做的大量研究工作，为TENG的开发做出了极大的贡献。他们所开展的多领域、多层次的探索与尝试，引导并加速了人类卫生健康领域TENG的发展与应用，使得该领域的TENG相关技术获得了极快的增长，更为后人的研究工作提供了宝贵的研究基础与实践经验。

另一方面，直至今日，所研究获得的TENG器件，尽管已初步具备成本低廉、加工简单等种种条件，但还远远无法完成对传统人类卫生健康器件与设备的取代。TENG绝不是也绝不应当是独立地、孤立地存在于世，在今后的十年乃至一个世纪的发展中，新的研究应不仅关注于TENG本身，而更需关注于TENG与其他新兴技术、新型材料的结合，最终通过实现TENG与其他技术的优势互补，来谋取理论基础与生产应用的双突破。

基于前述的讨论，可以对TENG在人体卫生健康的应用发展和未来方向，作以下总结：

1. TENG最核心 的优势，在于将原本耗散的低频、微小运动，转化为了可用的能量（信号）。这无疑与人类卫生健康具有极高的贴合度，在该领域未来的发展中必占有一席之地。

2. 在人体信息监测方面，TENG应用发展最为迅速，却同时单一化严重。 即器件样式相似（多为贴片型压力传感器件），检测形式单一（多为单纯地通过信号数目与峰值判断运动频率与幅度）。

3. 在人体能量收集供能方面，尽管受到TENG面发电效率不够高的制约，但已经从原理与实验的程度验证了自供能卫生健康器件的可行性。输出增强技术诸如电荷泵、分型电路、针尖放电、预极化等技术的逐渐走向成熟，亦将推动TENG作为能量源服务卫生健康的进程。

4. 在人机交互方面，大多数TENG器件仅起到了触发器的功能，而未真正解决对于信号特征的识别。例如仅对声音的有无做出判断，而非对声音波形进行匹配。其原因在于，现阶段TENG的输出不够稳定，尚不能精确可控。

5. 在材料方面，多年来针对TENG器件的研究实践为其常用材料提供了极其丰富的经验。但随着TENG的结构和原理 走向清晰，传统TENG的发展已经进入平台阶段。因此，迫切需要材料科学领域的前沿人才加入这一以TENG为基础的领域，以迎接TENG快速发展的新时代。

6. 在器件产品化方面，最紧迫的问题是产品的更高集成度。

7. 在器件商品化方面，实现量产对于TENG在人类卫生健康领域的普及至关重要。

Reference:

[1] Ouyang H, Liu Z, Li N, et al. Symbiotic cardiac pacemaker. Nat Commun, 2019, 10: 1821.