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ICS
CCS A 20
中华人民共和国国家标准
GB/T XXXXX—XXXX
纳米技术 纳米发电机 第 1 部分：术语
Nanotechnology—Nanogenerator—Part 1：Terminology
（征求意见稿）
XXXX-XX-XX 发布 XXXX-XX-XX 实施
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GB/T XXXXX—XXXX
引 言
纳米发电机是一种通过纳米材料/纳米结构或通过纳米尺度接触将环境中的机械能/热能转化为电
能的新型发电装置或器件。自2006年诞生至今，纳米发电机已引起世界范围科研工作者的关注并被广泛
研究，我国在该领域的研发一直处于领先地位。纳米发电机包括摩擦纳米发电机、压电纳米发电机、热
释电纳米发电机等，其中，摩擦纳米发电机因具有选材广、质量轻和低频高效率等优势，发展较快，在
微/纳能源、自驱动传感、蓝色能源和高压电源领域均具有广泛的应用前景。为加快该领域的健康快速
发展，规范纳米发电机的通用术语以及摩擦纳米发电机的相关性能测试方法，制定纳米发电机相关的基
础通用标准具有必要性和紧迫性。GB/T XXXX《纳米技术 纳米发电机》拟由三个部分组成。
——第1部分：术语。目的在于建立统一的纳米发电机术语体系,以有助于规范各学科、各行业之间
的交流沟通。
——第2部分：摩擦纳米发电机电性能测试方法。目的在于建立摩擦纳米发电机电性能测试的仪器
要求、环境控制、测试方法和效率计算方法的相关规定。
——第3部分：摩擦纳米发电机服役寿命测试方法。目的在于建立摩擦纳米发电机服役寿命测试的
仪器要求、环境控制和测试方法和加速寿命测试的仪器要求、环境控制、测试方法和加速计算方法的相
关规定。
目前，人们对纳米发电机分类及名词术语方面存在较大的分歧，如“纳米发动机”“压电纳米发电
机”“摩擦纳米 发电机”等，其主要结构划分尚无明确定义，也没有统一的名词术语来加以规范。因此，
制定纳米发电机相关的基础标准迫在眉睫，对于纳米发电机相关术语和定义的一致化标准建立可以为
纳米发电机在微能量收集、自驱动传感的产业和科研等领域提供统一的、广泛接受的基础性技术交流平
台，将会对该领域内技术及产业的发展起到良好的引导和促进作用。
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纳米技术 纳米发电机 第1部分：术语
1 范围
本文件界定了纳米发电机相关的术语和定义。
本文件适用于纳米发电机的研究、开发及相关应用领域。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，
仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本
文件。
GB/T -2002 电工术语 电磁学
GB/T -2015 电工术语 电物理学
GB/T -2014 纳米科技 术语 第1部分：核心术语
3 纳米结构材料的基本术语
纳米尺度 nanoscale
处于 1 nm 至 100 nm 之间的尺寸范围。
注1：本尺寸范围通常、但非专有地表现出不能由较大尺寸外推得到的特性。对于这些特性来说，尺度上、下限值是
近似的。
注2：本定义中引入下限(约 1 nm)的目的是为了避免在不设定下限时，单个或一小簇原子被默认为是纳米物体或纳
米结构单元。
[来源：GB/T -2014，]
纳米材料 nanomaterial
任一外部维度、内部或表面结构处于纳米尺度的材料 。
注1：本通用术语包括纳米物体和纳米结构材料。
注2：见工程化的纳米材料、人造纳米材料和伴生纳米材料。
[来源：GB/T -2014，]
4 描述纳米发电机的基本术语
纳米发电机 Nanogenerator
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一种通过纳米材料/纳米结构或通过纳米尺度接触利用压电效应、摩擦起电效应或热释电效应产生
麦克斯韦位移电流作为驱动力将环境中的机械能/热能转化为电能的装置或器件，包括压电纳米发电机、
摩擦纳米发电机、热释电纳米发电机、复合纳米发电机等。
注：图1描述了电磁发电机和纳米发电机的理论来源和基ᴨ餪㘝横㘒⤢Ё쐫攮ī攝樜弎⨄븒ⰴ崣䬅嘇꤈쭐ꄈ�됀
电子流，即传导电流；而基于压电、热释电、摩擦电、静电和驻极体效应的纳米发电机，电流是由内部电路中的
位移电流驱动的。
图1 电磁发电机和纳米发电机的理论来源和基本物理机理对比
压电纳米发电机 Piezoelectric Nanogenerator
一种利用纳米结构的压电材料将外部动能转化为电能的能量收集装置。
摩擦纳米发电机 Triboelectric Nanogenerator
一种基于纳米尺度接触的摩擦电效应将外部机械能转换为电能的能量收集装置。
热释电纳米发电机 Pyroelectric Nanogenerator
一种利用纳米结构热释电材料将外部热能转化为电能的能量收集装置。
复合纳米发电机 Hybridized Nanogenerator
复合摩擦纳米发电机、压电纳米发电机、热释电纳米发电机或电磁发电机中的两种或多种而形成的
混合能量收集装置。
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柔性纳米发电机 Flexible Nanogenerator
整体都是柔软可弯折的纳米发电机。
可拉伸纳米发电机 Stretchable Nanogenerator
整体和每一部分都可以拉伸的纳米发电机。
可植入式纳米发电机 Implantable Nanogenerator
可植入动物或人体内，并且可以将体内的机械运动（如心脏跳动、血液流动等）转化为电能的纳米
发电机。
自修复纳米发电机 Self-healing Nanogenerator
损坏以后可以自己修复的纳米发电机。
可降解纳米发电机 Degradable Nanogenerator
使用一段时间后可以在环境中完全自然降解的纳米发电机。
纤维纳米发电机 Textile Nanogenerator
织物形式的纳米发电机，可以用于编制衣物或口罩，同时可以将环境中的机械能转化为电能的纳米
发电机。
可穿戴纳米发电机 Wearable Nanogenerator
可以穿戴的纳米发电机，可作为衣物的局部或者全部，或安装在鞋内、手环或其他可穿戴的配饰配
件内，可以将人体运动或者环境中的机械能转化为电能，供可穿戴电子设备使用。
固液纳米发电机 Solid-liquid Nanogenerator
基于固液界面间的纳米尺度接触的摩擦电效应将外部机械能转换为电能的能量收集装置。
纳米能源 Nano Energy
通过纳米材料、纳米器件和/或纳米系统从环境中收集 、储存和有效利用能源。
纳米接触起电 Nano Contact-electrification
物体之间由于接触或者接触张力而在物体的表面纳米尺度内引起带电的现象。
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摩擦起电 Triboelectrification
用摩擦的方法使两个不同的物体带电的现象，或两种不同的物体相互摩擦后，一种物体带正电，另
一种物体带负电的现象。
摩擦序列 Triboelectric Series
根据材料获得或失去电子的倾向对各种材料进行排序，其中一些更倾向于得到电子，另一些更倾向
于失去电子，反映了材料的自然物理性质。
摩擦电子学 Tribotronic Effect
通过摩擦纳米发电机产生的电荷去调控半导体器件性能的效应。
5 描述纳米发电机应用的术语
自驱动传感器 Self-powered Sensor
通过将环境中的能源转化为传感信号从而实现无外加电源的传感器。
自驱动系统 Self-powered System
一个可以通过自身收集、转化自身工作环境中的能源从而满足自身能量需求的系统。
自充电能源包 Self-powered energy cell
同时具有能量转化单元和能量存储单元，可以将环境中的能源转化为电能并存储在储能单元的装
置。
自驱动电化学系统 Self-powered electrochemical system
可以通过自身收集、转化工作环境中的能源转化为足够的电能并驱动电化学装置的系统。
蓝色能源 Blue-energy
将海洋能转化为电能的装置。
摩擦电除尘系统 Triboelectric Particular Filtering System
通过摩擦纳米发电机将环境中的风转化为高压电，从而有效过滤空气中的各种尺度颗粒的空气净
化系统。
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摩擦电汽车尾气净化系统 Triboelectric Automotive Off-gas Purification System
通过摩擦纳米发电机将汽车排气管中的风能转化为高压电，从而有效去除汽车尾气中的固体颗粒
物的尾气净化装置。
6 描述摩擦纳米发电机模式的术语
垂直接触分离模式 Vertical Contact-separation mode
摩擦纳米发电机的两个不同的摩擦介电层处于面对面的位置，两个电极层分别在上面一个摩擦介
电层的上面和下面一个摩擦介电层的下面。当上下两个摩擦介电层物理接触的时候，符号相反的电荷会
产生在两个接触的摩擦介电层表面。当两个摩擦介电层上下分离的时候，就会产生一个电势差，从而导
致和摩擦纳米发电机相连的外电路产生电流。当两个摩擦介电层重新靠近到物理接触的时候，摩擦电荷
产生的电势差会逐渐减少，从而导致和摩擦纳米发电机相连的外电路产生一个反向的电流，具体结构模
。
平面接触滑动模式 In-plane Sliding Mode
摩擦纳米发电机的平面接触滑动模式的结构同垂直接触分离模式。当两个摩擦介电层左右移动互
相接触的时候，会在两个摩擦介电层产生不同符号的摩擦电荷，从而形成一个电势差驱动和摩擦纳米发
电机相连的外电路产生电流。当两个摩擦介电层反向移动时候，在两个摩擦介电层上的摩擦电荷会减少，
和摩擦纳米发电机相连的外电路会产生一个反向的电流。这种滑动结构也可以做成圆盘旋转的形式。具
。
单电极模式 Single-electrode Mode
摩擦纳米发电机的一种结构模式，采用一个摩擦介电层和一个金属层进行摩擦。这种情况下即可以
用垂直接触的分离模式也可以用平面接触滑动模式。。
独立摩擦层模式 Freestanding Triboelectric-layer Mode
摩擦纳米发电机的一种结构，下面的两个摩擦介电层是分离的，当上面的摩擦介电层左右移动的时
候，会在下面两个摩擦介电层产生不同大小的摩擦电势，从而在摩擦纳米发电机相连的外电路产生电流。
具体结构模型见图 。
交流模式 AC Mode
摩擦纳米发电机的一种结构，其输出为交流电，。