蘭州化物所摩擦起電功能材料研究獲系列進展

　　界面的摩擦起電性質與其所處環境密切相關，通常高濕度的大氣會加速摩擦起電過程中靜電荷的傳輸和耗散，大大降低摩擦納米發電機等器件在能源收集與自供電傳感檢測等領域的應用。另外，環境濕度對界面摩擦電荷的產生、傳輸和靜電積累的影響機制尚不清晰。如何通過材料選擇與設計實現高濕環境下器件的高性能輸出與穩定運行仍是迫切需要解決的問題。

　　中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室王道愛研究員團隊設計了一種基于氫鍵增強的聚乙烯醇（PVA）基TENG，并將其應用于醫用口罩領域，解決了傳統聚丙烯（PP）基醫用口罩長時間佩戴過程中口罩中間吸附層電荷耗散過快的問題。相關論文發表于《先進功能材料》。

　　PVA基中間吸附層材料富含的羥基官能團，能與呼出的水蒸氣分子自發形成氫鍵固定水分子，實現高濕度下摩擦起電能力的增強。同時，PVA材料優異的電荷儲存性能可大大減緩電荷的耗散速率，并可通過拍打、摩擦等簡單易行的方式實現口罩自充電，延長其有效使用壽命。

　　而純PVA材料的吸水速度慢、抗膨脹性差的特性限制了PVA基TENG在高濕環境下的機械穩定性和滲透性能。為此，研究團隊設計制備了聚丙烯腈/聚乙烯醇-氯化鈣復合薄膜，提高了PVA在高濕度下的吸水和抗膨脹性能、機械力學性能和摩擦學性能。此外，使用該材料組裝的TENG器件應用于海水淡化，其能耗僅為0.19 kWh m-3，大大低于傳統直流電源供電的海水淡化，為利用風能、波浪能等藍色能源原位實現海水淡化提供了一種可行、有效的方法。