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在质谱分析中，离子化是将中性分子带上电荷的关键的 步。现在商用的离子化方法大多依靠直流(DC)高压在离子源中将样品分子转化为气相离子。但是，在电离化过程中，离子的数量(Q)并不受电压(V)控制。因此，当前所有的离子化方法都没有实现对离子数量进行控制。而且，如果使用传统高压电源，绝大部分(99%)的电荷/电流以及离子是浪费掉的。因而，目前质谱分析在提高灵敏度、样品利用率以及占空比等发展方向上具有重大瓶颈。并且，传统使用的高压电源具有耗费高、难以携带、不等缺点。

固定电荷量的高压输出恰好是摩擦纳米发电机(TENG)的一个本质特性。在佐治亚理工学院、中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林和Facundo Fernández共同指导下，李安寅和訾云龙组成了跨院系合作团队，用TENG驱动离子源，实现了离子源在电荷数量、正负极性、信号长短等诸多方面的控制。该工作为质谱分析提供了一个全新的可控参数，也是纳米发电机在大型分析仪器首次应用。相关工作开辟了崭新的研究和应用领域，并于近日发表于 一期的《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)。

首先，该团队利用TENG成功实现了电喷雾离子化和等离子体放电离子化。由TENG提供的固定电荷量对离子化过程实现了前所未有的控制。该团队实现了纳库精度(nanoColoumb)的可控离子产生，并提出了相关的物理模型。通过TENG的驱动，离子脉冲的持续时间、频率、带电性都可以得到有效控制，并实现了小化的样品消耗。TENG的微量电荷避免了质谱分析中DC高电压下常见的电晕放电现象，从而首次实现了超高电压(5-9千伏)纳电喷雾(nanoESI)。该方法提高在低浓度下的电喷雾离子源的灵敏度，并 化样品的利用率。TENG驱动的离子化所实现的质谱分析被成功用于检测各种有机小分子和生物大分子，并达到了可以检测到几百个分子的灵敏度。TENG驱动的交流离子喷雾还被用于在绝缘表面进行沉积离子材料。

该研究对于质谱分析和TENG两个领域的发展都具有开创性意义。

首先，该研究首次实现了离子化过程中电荷数量的控制，为质谱分析带来了一个全新的可控参数，提高了分析精度，提供了分析非常少量样品的能力，为化学、生物检测的质谱方法的瓶颈难题提供了新的可能。并且，使用TENG可以使研究人员将喷雾时间与质谱分析时间同步起来，实现样品的 化利用。

同时，TENG取代了质谱设备上原有的离子喷雾电源，为小型质谱设备实现便携化并在极端条件下(例如军事或航天上)应用提供了可能。

Schamel也期望，为住宅和商业HVAC设备制定的DOE规则能够推动需求，终用户和公用事业对降低能耗感兴趣，从而使得PMSM的普及程度提高。

事实上，DOE(美国能源部)近颁布了关于电动机和小型电动机的认证、合规、标签和执行的终规定。根据美国能源部消息，其正在进行修订，以符合认证、合规，以及执行法规部门对所有其他覆盖产品和设备的要求。该规则通过的规定还提供具体的抽样计划、认证要求、替代效率确定方法要求，以及电动机和小型电动机的执行规定。

“美国能源部的规则真的提高了人们对这些产品的兴趣和意识，”Schamel说。“这种认识的提高不仅使得人们可以更好地了解这些设计的节能潜力，还增加了对改善温度和湿度控制，降低声音水平，一致的气流和更好的过滤，以及其他一些好处。”

Boyd指出，PMSM技术也正在扩展到利基和运输应用。“此外，更快的微电子和更的驱动器有可能通过降低成本来提高采用率，”他说，“考虑到效率的额外成本，今后采用这项技术的地方可能会有限制。”

PMSM未来的一个有趣的关注点可能是增加人们对成本和稀土磁体供应的关注。Schamel说，PMSM的一个优点是它们可以与铁氧体磁铁一起工作。

“铁氧体磁体的主要缺点在于，当磁体安装在转子组件的表面上时，它们不产生与稀土磁体一样多的磁通密度，这会导致较低的转矩密度。”Nidec开发的用于HVAC工业的下一代PMSM将采用辐条式转子技术。这种新的转子技术使用低成本的铁氧体磁体，并且倾向于具有比常规表面安装转子组件更高的转矩密度，这产生更低成本的电机构造。

然而这项技术本身将继续改变和发展，客户对这个产品的意识也在改变。

“除了降低能耗外，这些产品还具有变速能力，可实现其他优势，包括一致的温度控制、改善的湿度控制、更低的声级，一致的气流和更好的空气过滤。”所有这些好处将推动PMSM的持续增长。

“PMSM技术已经存在了相当长的时间，它在HVACR行业越来越广泛地采用，”Krites说，“OEM了解这项技术，并已在风机和压缩机中使用多年。承包商认识到效率的好处，并越来越喜欢先进的诊断，但似乎不太了解实际的技术本身。