自驱动 TENG 海洋传感网络概念图

哈尔滨工程大学深入贯彻落实党的二十大和二十届历次全会精神，持续深入贯彻落实习近平总书记视察学校重要讲话重要指示精神，为服务高水平科技自立自强贡献智慧与力量。近日，哈工程船舶学院流体力学“兴海”学术团队取得重要突破，研究成果《螺旋杆驱动圆柱形摩擦纳米发电机：高效采集超低频、低陡度海浪能量》（Helical-rod-driven cylindrical triboelectric nanogenerator for efficient ultra-low-frequency, low-steepness ocean wave energy harvesting）登上纳米能源与功能材料交叉领域顶级期刊《纳米能源》（《Nano Energy》）。论文第一作者为哈工程船舶学院硕士研究生毛尔杰，通讯作者为张杰副教授等。

深远海浮标、水下航行器等设备长期受制于电池寿命短、运维成本高、污染风险大等问题，海上能源自给不足已成为制约海洋物联网规模化发展的瓶颈。真实海浪多为超低频、低陡度的弱激励，传统摩擦纳米发电机难以有效触发，发电微弱且断续。团队受竹蜻蜓螺旋升力机制启发，巧妙设计“螺旋杆＋端面棘轮单向离合”机械整流机构：器件两端重球随海浪起伏产生轴向往复运动，经螺旋杆驱动转化为持续单向旋转，单次低频激励即可维持12秒连续发电，从源头破解弱海况下发电“触发难、输出弱、不连续”的难题。

HRC-TENG 整体结构与受“竹蜻蜓”启发的工作原理

团队在电学设计中采用PA、PTFE、泡沫PET三元介电结构与铜电极体系，借助多孔PET泡沫的电荷泵与电荷转移协同增效，使发电性能大幅提升。通过结构优化及摩擦纳米发电机与电磁混合互联，在低频小角度工况下获得高幅值输出，体积功率密度优于同类报道装置。通过六自由度RAO水动力模型厘清耦合共振机理，水池试验结果与仿真高度吻合；实海测试中，装置成功点亮532颗高亮LED，并稳定驱动温湿度监测模块，验证了其在海洋环境中的实用潜力。

实海试验：实海况下浮标持续点亮

532 颗高亮 LED

本研究形成了“水动力仿真优化—小型水池物理迭代—实海试验验证”完整闭环，让船舶性能专用水池转型为海洋新装备的开放孵化平台，大幅降低创新验证门槛。该技术有望应用于海洋环境监测、生态观测、深远海预警及低功耗传感网络，为长期稳定运行的智慧海洋体系提供就地取能、自给自足的能源支撑。

《Nano Energy》（纳米能源）是纳米能源与功能材料交叉领域的国际顶级期刊，长期聚焦能量转换、能量采集、自驱动系统、柔性电子、纳米发电机与智能传感等前沿方向，影响因子 16.8。