随著(zhe)人類對(duì)未知門海領域的不斷探索，人們愈發(fā得事)關注更加便捷且高效的能(néng亮謝)量收集與轉換技術。摩擦納米發(f弟匠ā)電機（TENG）因其重量輕、成(chéng)本低、司美結構簡單，能(néng)夠收集自然環境中無處不在的機械能(néng船關)，從空間中的電磁波到(dào)人體日常運動中的振動能會一(néng)，都(dōu)已被(bèi)證明是解決自供也們電設備在極端環境中不可操作性的新興候選，顯示出其在極端工作環境中的顯著兼國問容性。近年來，研究人員通過(guò)合理調控纖維素的物化特性以及制備方法靜美，賦予了纖維素摩擦電材料良好(hǎo民飛)的耐受特性，大幅拓展了TENG在各種(zhǒng)極端環境條件的先進(j照房ìn)應用。這(zhè)對(duì)于拓展纖維男地素基自供電設備應用領域的發(fā)展具有重要意義。

近日，聶雙喜教授課題組在最新一期《Materials 區慢Today》上發(fā)表了題為“Harvesting ener鐘歌gy from extreme environme身章ntal conditions with cellu資校losic triboelectric mater話熱ials”的綜述文章。從宏觀纖維束到(dào)微觀纖維素大分子什務鍊的角度探讨了纖維素摩擦電材料調控策略議又，包括表面(miàn)化學(xué)功能(從姐néng)化修飾、離子調控、物理協同作用以及力場調控。展示了纖維素摩擦電材料在時讀寬溫度、高濕度、高腐蝕、高輻射等極端環境條件下的能(néng問畫)量收集和新興應用，以及未來的無限發(fā)展潛票得力和面(miàn)臨挑戰。

多尺度工程制備具有特殊耐受性的纖維花筆摩擦電材料

（一）纖維素摩擦電材料概述

纖維素作為地球上儲量最豐富的可是低持續生物高分子材料，具有獨特的物理多維結構和可控的表面(miàn)化學明學(xué)優勢，廣泛存在于綠色植物等生物質資源中。與其他介電材料相比，通過雜友(guò)多尺度界面(miàn)工程合理的物化調控，去朋可賦予纖維素特定的耐受性，并在寬溫司海度範圍、高濕度、高輻射、高腐蝕、高沖擊等各種(zhǒng)極端環境條件下表聽拿現出較高的穩定性能(néng)。

多尺度纖維的界面(miàn)特性

（二）纖維素摩擦電材料的調控機制

文章從表面(miàn)化學(xué)功能(néng)化、離子調控、物理協同個議作用、力場調控四個角度介紹了纖維素摩擦電材料的調站了控策略，總結了賦予纖維素摩擦電材料耐寬溫度、從輛耐高濕度、耐腐蝕輻射、耐沖擊環境條件的調控方式。

纖維素的力場調控

（三）纖維摩擦材料在極端環境條件下的應用

大多數摩擦電材料在極端溫度（-196℃，200 ℃）環境條件下運雨工行時(shí)，往往會(huì)面(mi男還àn)臨高溫環境發(fā)生降解、低知通溫環境發(fā)生脆性斷裂現象，這(zhè)嚴重限制了其在極地探險煙對、航空航天等極端溫度環境條件下的應用推廣。通音開(kāi)發(fā)具有耐寬溫度的科電纖維素摩擦電材料，為在極端溫度環境條件下員海應用的優越可行性和成(chéng)本效益開(kāi)辟了新的前景。

耐寬溫度範圍的纖維素摩擦電材料

TENGs通過(guò)將(jiāng)摩擦振動、旋轉運好熱動、振蕩運動、脹縮運動等多種(zh村科ǒng)機械運動轉化為電能(néng)林關，但摩擦電材料在機械接觸和摩擦過(guò)程中會(huì)産生嚴重美生磨損，特别是在反複的強機械脈沖作用下，會北匠(huì)導緻工作壽命的顯著降低。随著(zhe)自供電器件在可穿戴柔喝黑性領域的廣泛應用，對(duì)摩擦電材料的機械耐久性和柔韌性提上鄉出了更加嚴格的要求。

高機械耐久性的纖維素摩擦電材料

（來源：高分子科學(xué)前沿哥年）