近日，纳米科技与能源领域国际顶级学术期刊《Nano Energy》发表了我院仿生功能界面材料研究团队题为 “A versatile composite film for self-powered human-machine interaction and thermal comfort via synergistic triboelectric and passive radiative cooling effect” 的研究论文。该团队设计并构建了一种新型可穿戴多功能复合薄膜，通过摩擦电与被动辐射冷却效应的协同作用，实现了具有热舒适性可调控功能的自供电人机交互系统。

可穿戴电子与自供电传感技术是当前新能源与智能材料领域的前沿研究方向。摩擦纳米发电机（TENG）能够将人体运动等低频机械能高效转化为电能，为柔性可穿戴设备提供了免充电的持续供能方案。然而，可穿戴器件在长时间贴附皮肤（尤其在太阳辐射下）时极易产生热量堆积，这不仅会降低人体佩戴的舒适性，还可能引发传感信号漂移及器件可靠性下降的问题。被动辐射冷却（PRC）通过高太阳光反射率与大气窗口红外强辐射实现零能耗降温，是改善界面热舒适性的有效途径。将TENG与PRC技术相结合，有望在单一材料平台上同步实现机械能收集、自供电传感及热管理。传统单一聚合物难兼顾摩擦电性能、力学强度与辐射制冷的需求，为此，我院仿生功能界面材料研究团队引入兼具高介电与高红外发射率的高岭土，通过简易溶液浇铸法构建了聚乙烯醇/聚乙二醇/高岭土（PVA/PEG/Kaolin，PPK）柔性复合薄膜，实现了发电与降温一体化集成。

通过系统优化（PVA:PEG=1:1，4 wt%高岭土，1.0 mm膜厚），PPK-TENG在25 N/5 Hz驱动下实现了423 V开路电压、76 μA短路电流、154 nC转移电荷与4.35 W/m²的最大功率密度，且展现出优异的循环稳定性（10,000次循环无衰减）。该器件不仅能驱动LED阵列、秒表及计算器，还能作为自供电传感器用于人体关节活动监测、步态分析、摩尔斯电码传输及手写识别。此外，PPK膜兼具88.5%的太阳光反射率与95.7%的中红外发射率，户外实测显示其较PP膜具有最高2.8°C的净冷却优势，贴合皮肤时可降低表面温度0.3–0.5°C。

该研究立足于当前人工智能与可穿戴科技快速发展的大背景，针对智能穿戴设备在人机交互与自供电传感中普遍面临的“热堆积”与供能制约，通过将TENG与PRC技术协同集成，实现了高效能量收集与零能耗热管理的双重突破。该成果不仅为解决穿戴式电子设备的持续续航与佩戴舒适度提供了绿色、低碳的全新一体化方案，也对推动下一代柔性智能人机交互、健康监测及绿色个人热管理技术的产业化应用具有重要的现实意义。

本论文第一作者为我院博士研究生刘晖，通讯作者为屈孟男教授和何金梅副教授，西安科技大学为唯一署名单位。该研究得到了国家自然科学基金、陕西省高等学校青年创新团队项目以及陕西省科技厅等项目的资助与支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2026.112274

图1. 材料结构设计与应用。(a) PPK-TENG器件的制造工艺。(b) 说明我们所设计的PPK-TENG器件具备多功能性和潜在应用的示意图，该器件具有被动辐射冷却效果。

图2. PPK-TENG作为自供电传感设备，在不同运动状态下的输出电压包括：(a) 不同的肘部弯曲角度，(b) 不同数量的手指触碰，(c) 不同的膝关节弯曲角度，(d) 步行，(e) 慢跑，(f) 快跑，(g) 跳跃。