濕度通常能消除靜電，但並非所有情況皆然。在乾燥空氣中，帶電表面可維持能量數分鐘；一旦加入濕氣，電荷幾乎即時消失，因為薄薄水層會形成並悄然導走電荷。水這種基本特性長期限制了摩擦奈米發電機（TENGs）的效能。這些裝置透過兩種不同物料接觸後分離，短暫交換電荷來產生電力，被視為可穿戴感測器及植入式醫療裝置的潛在電源。然而，其效能通常在濕度超過 60–70% 時急劇下降，這是重大限制，因為人體及許多現實環境經常超出此水平。
轉化濕度為電力來源
多年來，研究人員嘗試以防水表面或密封保護殼阻擋濕氣進入 TENGs。雖然有效，但這些方法增加設計複雜度，且難以應用於現代可穿戴及植入裝置所需的精密 3D 結構，Nanowerk 報導。一項新策略則反其道而行：不抗拒水，而是擁抱它。透過設計強烈親水性摩擦層，捕捉到的濕氣可主動支援電荷產生，而非消散之。挑戰在於將此概念轉化為可列印且提供穩定高性能的物料。《Advanced Functional Materials》最新研究引入一種專為高濕度設計的物料。
研究團隊開發光固化樹脂，可透過 LCD 3D 列印塑造成細緻複雜結構。其獨特化學結構為聚合物網絡充滿極性基團，能吸引並固定水分子。這種內建吸濕特性非但不損效能，反倒提升之。隨著濕度上升，所得薄膜產生更強輸出，將 TENGs 長期弱點轉為優勢。 研究團隊非僅測試單一物料，而是比較三種丙烯酸聚合物，每種均與聚乙二醇二丙烯酸酯交聯，形成約 200 微米厚的薄膜。這些物料包含易與空氣中水結合的化學基團（羧基、羥基及醯胺基）。
其中，醯胺基版本表現最優，即使濕度達 90%，輸出仍持續上升。團隊進一步引入兩性離子成分——磺基甜菜鹼甲基丙烯酸酯，該分子內含正負電荷，提升極化並吸引更多水，強化高濕環境下發電能力。 下表列出關鍵規格比較（90% 濕度下，5 wt% 兩性離子最佳配方）：
| 物料類型 | 電流 (微安培) | 電壓 (伏特) | 功率密度 (W/m²) |
|---|---|---|---|
| 醯胺基聚合物 | 45.6 | 802 | 48.4 |
| 傳統設計 (參考) | 約 22.8 | 約 401 | 約 24.2 |
最佳效能於 5 wt% 時出現，為早期設計約兩倍，無需無機填充劑且完全可列印。10 wt% 時效能下降，因過量離子形成簇聚，提高導電性導致電荷洩漏。關鍵在平衡極化增益與損失。模擬顯示水緊密結合聚合物，提升偶極強度；拉曼光譜確認水維持結構化而非形成導電膜，讓輸出隨濕度上升。
