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武文倬课题组基于生物高分子材料的柔性可降解摩擦纳米发电机

        近年来,能够将人体运动产生的机械能转化为电能的摩擦纳米发电机(TENG)吸引了广泛关注,在柔性可穿戴电子设备,植入式电子设备,检测传感器方面等方面都显示出了巨大的应用前景。然而,大多数现有的摩擦纳米发电机都基于人工合成的高分子材料,在经济、环保、生物相容性等方面的局限性都限制了其大规模的应用。

       美国普渡大学武文倬教授课题组通过对源自自然的生物高分子材料进行材料改性与表面激光处理,研发出一种新型柔性可降解摩擦纳米发电机。武教授和其课题组博士生王若星及其他研究人员采用产自虾、蟹等海洋生物硬壳中的虾壳素chitosan)为主要成分成膜,加入淀粉、木质素等其它自然材料来调控虾壳素膜的机械性质和摩擦生电性质,以优化其摩擦发电的性能而得到柔性高效的摩擦纳米发电机。研究中制得的膜组分全部为生物可降解材料,而不同的降解速率也可以通过调控不同组分得到。此外,研究人员首次引入脉冲激光对生物高分子膜的表面进行结构和性质处理,以实现进一步提高器件发电效率的目的。在这项研究中,研究人员结合多种方法共同作用得到了价格低廉,环境友好的柔性可降解摩擦纳米发电机,相关研究成果在生物医学,健康医疗等领域有很大的应用潜力。

       虾壳素、木质素等材料作为食品加工、造纸过程中的废料,产量巨大,但多被作为废物填埋。这项研究将需要处理的废料转变为功能性器件,变废为宝,为经济与生态共同可持续发展提供了范例。该研究成果近期发表于《先进材料》杂志。 

       转载自微信公众号“高分子科学前沿”

       转载链接:http://mp.weixin.qq.com/s/P2fs50aOfMOXuxjb5FufZA

       全文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201706267/epdf