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近日，化工領(lǐng)域頂級期刊《Chemical Engineering Journal》，IF=10.652以“A humidity-resistant, stretchable and wearable textile-based triboelectric nanogenerator for mechanical energy harvesting and multifunctional self-powered haptic sensing”為題刊載我?；瘜W(xué)與化工學(xué)院屈孟男教授課題組圍繞礦物基超浸潤領(lǐng)域的系列創(chuàng)新研究，同時，其課題組近年來在智能油水分離、防污器件等方面也取得了重要進展。

本項工作由西安科技大學(xué)屈孟男教授所帶領(lǐng)的仿生功能界面材料研究團隊完成，其中實驗部分主要由我?；瘜W(xué)與化工學(xué)院2019級博士研究生王嘉鑫（第一作者）和馬利利完成，論文的通訊作者為屈孟男教授和何金梅副教授。

超疏水t-TENG的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用示意圖

近年來不斷加劇的能源危機以及個人電子器件及物聯(lián)網(wǎng)的普及使得發(fā)展可再生能源技術(shù)顯得尤為重要?；诮佑|起電與靜電感應(yīng)耦合效應(yīng)的摩擦納米發(fā)電機(TENG)已被廣泛用于將環(huán)境機械能轉(zhuǎn)換為電能的有效技術(shù)。隨著TENG在各個不同領(lǐng)域的發(fā)展(包括環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療健康、人體動能收集)，其工作環(huán)境趨于復(fù)雜化和多樣化。其中，空氣濕度、酸堿環(huán)境對 TENG的輸出性能具有很大負面影響。特別是對于單電極模式的紡織品基TENG (t-TENG)，往往需要直接與外部環(huán)境或人體皮膚接觸，其輸出性能很容易受到外部濕度或者汗液的影響。因此，開發(fā)一種具有耐濕、防汗且可拉伸的t-TENG仍然是一個巨大挑戰(zhàn)。

PFL@WFCF-TENG的拉伸性、超疏水性和化學(xué)性能

可穿在身上的耐濕型摩擦納米發(fā)電機

在該項研究中，仿生超浸潤結(jié)構(gòu)的構(gòu)建極大的抑制了高濕度環(huán)境下t-TENG表面水膜的形成，進而提升了器件的穩(wěn)定性。相比于傳統(tǒng)裸露式t-TENG，該器件在80%的濕度和0.9 g 0.9 wt % NaCl水霧氛圍下，仍保持高的輸出性能(大于100 V)。此外，為了驗證柔性t-TENG將人體活動產(chǎn)生的外部機械能轉(zhuǎn)化為電能的實用性，進行了手工拍擊試驗。該柔性t-TENG (4 × 4平方厘米)無需額外的儲能設(shè)備，通過連續(xù)的人手拍擊運動直接為360個商用白色發(fā)光二極管供電。

超疏水t-TENG的工作機制和輸出性能

在進一步的實際應(yīng)用中，該裝置結(jié)合微型電子模塊，設(shè)計了一種便攜式、可穿戴觸覺控制器，用于各種人機界面(HMI)場景，如燈具、電子徽章、計算機應(yīng)用程序、加濕器的控制等。該工作不僅為開發(fā)具有環(huán)境適應(yīng)性的可穿戴摩擦納米發(fā)電機提供了一個可行的解決方案，而且在許多領(lǐng)域顯示了廣闊的應(yīng)用前景，包括可穿戴電源、便攜式計算機外設(shè)、智能機器人和礦山安全檢測等。