近日，西北师范大学物理与电子工程学院王建教授课题组与中科院北京纳米能源与系统研究所洪占勇研究员在摩擦纳米发电机基传感器研究领域取得重要进展，以西北师范大学为第一署名单位、研究生贾西贝为第一作者、王建教授为通讯作者的相关成果以“CaTiO3/ZnO-PVDF Composite-Based Triboelectric Nanogenerators for Self-Powered Gait Sensing”为题发表在知名期刊《Advanced Functional Materials》(中科院分区一区，IF=19)。
在人工智能和5G技术不断发展的背景下，越来越多的传感器被集成到日常生活中，尤其是可穿戴传感器，但电源供给增加了器件的体积和复杂结构。显然，基于摩擦纳米发电机（TENG）的自供电可穿戴传感器成为其创新解决方案。因此，该课题组首先选用能带匹配的钛酸钙（CaTiO3）和氧化锌（ZnO）纳米结构形成CaTiO3/ZnO（CTO/ZnO）肖特基异质结。随后将其掺杂到有机铁电聚偏二氟乙烯（PVDF）中，形成柔性复合薄膜，通过空间电荷极化显著增加了介电常数。然后，以CTO/ZnO-PVDF 复合薄膜作为摩擦电材料组装TENG（CZP-TENG）。并通过优化异质结结构参数，CZP-TENG的输出电压和电流密度均得到显著提高，功率密度为106.6 mW m-2。基于此，CZP-TENG完全可为发光二极管和温度传感器供电，最重要的是将其贴在鞋垫上，成功用作自供电步态传感器，可识别步态，为预防与运动相关的疾病以及损伤康复提供切实依据和精确指导。
课题组一直致力于设计制备光热、摩擦发电、介电润湿等方面的新材料和新结构，并积极开展生物医学检测、人体运动传感器、油水分离、有机污染物催化降解等方面的器件化应用研究。与中科院北京纳米能源与系统研究所建立长期合作关系。研究工作获得了国家自然科学基金和甘肃省自然科学基金的资助，已取得了一系列成果，先后在Advanced Functional Materials，Separation And Purification Technology，Journal of Alloys and Compounds，Ceramics International，Applied Nano Materials等知名期刊发表论文50余篇。授权发明专利4项，其中1项专利技术成功转化应用。