水波是切實可行的低碳、可再生能源，可與摩擦電納米發電（TENG）結合使用。在此，本研究合成了一種基于通道網格組裝綠色皺紋紙摩擦層（W-TENG）的TENG裝置（G-TENG），其能夠實現接觸-分離模式，其中包括與水波同步滾動的金屬球。通過使用相對于干燥滾筒的特定角度的皺紋刀片以及速度和扭矩來調整紙張的起皺波長和振幅。將極性分層超疏水纖維素微/納米結構作為具有增強接觸面積和摩擦電密度的正摩擦層。通過電紡絲聚乙烯醇和聚環氧乙烷的水懸浮液，用纖維素納米纖維進行增強，制備了負（可生物降解）摩擦層。在空氣中W-TENG的電荷轉移達到40nC，在85?%相對濕度下保持在27nC，比平面TENG對應物的測量值高出約5倍和7倍。當電容器的電壓升至約1.5V時，測得的G-TENG陣列的充電時間（100μF電容器）約為188?s。總體而言，本研究介紹了一種新型可擴展的TENG系統，其采集藍色能量的能力顯著。
圖1.皺紋紙基摩擦電納米發電機（W-TENG）和摩擦電納米發電機網格（G-TENG）的設計。（a）產生摩擦層的紙張起皺過程示意圖，W-CMF。（b）不同褶皺程度下的相對接觸面積。（c）不同數密度的-NHx的表面電位。（d）W-TENG在不同褶皺程度下的示意圖。（e-i）具有三個單元的G-TENG陣列的示意圖和（e-ii）照片。（f-i）PEI-S-CNF-W-CMF W-TENG裝置的示意圖。（f-ii）聚乙烯醇-纖維素納米纖維-聚環氧乙烷（PVA-CNF-PEO）產生的纖維網，以及（f-iii）PEI-S-CNF-W-CMF紙的掃描電子顯微鏡（SEM）圖像。
圖2.PEI-S-CNF-W-CMF的形成機理和表征。（a）不同褶皺波長的W-CMF的橫截面SEM形貌：4.6、3.3、2.7、1.7和1.4mm。（b）PEI-S-CNF-W-CMF微/納米結構的制備過程示意圖。（c）W-CMF和PEI-S-CNF-W-CMF的SEM形貌。
圖3.W-TENG單元的工作機制。（a）W-TENG不同工作狀態下電勢分布的數值計算。（b）接觸-分離模式的W-TENG的靜電感應過程。（c）W-TENG在一個接觸和分離循環下的電流輸出。
圖4.W-TENG單元的能量應用和防潮性。（a）摩擦電荷密度與表面粗糙度之間關系的示意圖。（b）輸出性能的影響機制。（c-i）具有不同褶皺程度（范圍為1.4至4.6mm）的W-CMF的輸出電壓、（c-ii）轉移電荷和（c-iii）電流。（d）基于PEI-S-CNF-W-CMF且具有不同量-NHx的W-TENG的轉移電荷。（e）W-TENG的輸出電壓和功率與外部負載電阻之間的關系。（f）用W-TENG充電的各種電容器的電壓。（g）疏水能力和疏水穩定性。（h）超疏水系統示意圖。（i）轉移電荷對相對濕度的依賴性。
圖5.G-TENG陣列在水波能量采集中的應用。（a）用于收集水波能量的G-TENG陣列示意圖。（b）G-TENG陣列的整流器電路示意圖。（c）具有1至3個不同單元數的G-TENG陣列在1Hz下的輸出電流。（d）具有三個單元的G-TENG陣列在0.5至2.5Hz不同頻率下的輸出電流。（e）在2Hz下，具有三個單元的G-TENG陣列對不同電容器進行充電的電壓。（f）溫度計供電電路示意圖。（g）由G-TENG陣列供電的水溫測量的照片。（h）100-μF電容器為溫度計供電的充放電過程。（i）未來G-TENG陣列用于大規模海洋能源收集的畫面。
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