随着物联网时代的飞速发展，大规模传感器网络的构建需要许多功能不同的传感器。目前，大多数传感器仍依靠电池供电，这对分布式能源供应提出了巨大挑战。为了解决上述问题，最可行的方法之一是开发自供电传感器。通过与能量收集技术相结合，传感器可以从周围环境中获取能量并产生电信号输出。近年来，摩擦纳米发电机（TENG）在自供电传感方面显示出巨大的潜力，特别是从周围环境中收集风能对于无线传感系统的供电非常重要。然而，TENG的输出受环境湿度的影响很大，严重限制了传感器的测量精度和稳定性。

重庆大学胡陈果教授、李文坡副教授等人提出了一种由铝箔和自充电激励电路组成的颤振驱动的新型弹性辅助TENG（EA-TENG）。自充电激励电路用于将电荷注入铝箔夹层，而铝夹层由FEP膜密封以将其与外部环境隔离。此外，作者在固定端设计了与振膜相连的弹性钢板，以获得高振动稳定性。因此，与传统颤振驱动的TENG相比，EA-TENG对湿度和其他外部环境因素的干扰明显降低，输出性能显著提高。为展示实际应用，作者设计了风速监测报警系统，实现了风速实时检测和风速阈值报警。本工作中防潮稳定的无线风速传感系统在构建大规模传感器网络方面具有很大的应用价值。

EA-TENG主要由两个带有电极的平行板和介于两者之间的颤振膜组成。与传统的颤振驱动的TENG不同，中间颤振膜采用由FEP膜密封的铝箔夹层结构。此外，在振膜的固定端有一个弯曲的弹性钢箔。EA-TENG的两个平行板上的铜箔也完全用聚酰胺66薄膜密封。作者通过电压倍增电路（VMC）实现激励，当EA-TENG开始工作时，铜电极之间的电位差导致交流输出。

同时，VMC两端也开始充电。当颤振膜从中间位置向下移动时，Al箔和下部Cu电极形成的电容增加。此时，VMC会将正电荷注入铝箔。同理，当振膜从两极板的中间位置移动到上极板时，Al箔与上部Cu电极形成的电容增大，VMC再次向Al箔注入正电荷。因此，实现了自充电激发，铝箔上的电荷最终达到稳定状态。自充电激发过程是在与环境隔离的铝箔和VMC中进行的。因此，EA-TENG的输出性能几乎不受外部环境的影响。

这种基于弹性辅助和自充电激励的EA-TENG，通过弹性辅助实现高刚度膜的稳定振动。该技术有望消除湿度等外界环境因素对TENG的干扰，为提高传感器可靠性方面提供了新的策略，所开发的风速传感系统也在无线环境监测网络中显示出潜在的应用前景。

来源：传感器专家网