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近日，化工領域頂級期刊《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”為題刊載我校化學與化工學院屈孟男教授課題組圍繞礦物基超浸潤領域的系列創(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屈孟男教授所帶領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校化學與化工學院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)展可再生能源技術顯得尤為重要?；诮佑|起電與靜電感應耦合效應的摩擦納米發(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。隨著TENG在各個不同領域的發(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

在進一步的實際應用中，該裝置結(jié)合微型電子模塊，設計了一種便攜式、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，而且在許多領域顯示了廣闊的應用前景，包括可穿戴電源、便攜式計算機外設、智能機器人和礦山安全檢測等。