王中林院士AFM一小大力做：用于自供电医疗产物的多级纳米挨算纤维素纤维基磨擦纳米收机电 – 质料牛

发布时间：2025-03-10 06:24:30 来源： 作者：社会动向

【引止】

纤维素纳米纤维去历于做作老本，王中物的维基具备一维纤维挨算，林院力做疗产料牛已经被修筑成一系列两维战三维的士A素纤收机纳米挨算用于功能性的操做。纤维素纳米纤维正在电子器件中具备可不美不雅的小大纤劣面，由于它不但储量极小大、用于具备去世物相容性，自供而且量沉战具备去世物降解性、电医多级电质卓越的纳米纳米机械功能战低的热缩短系数。因此，挨算操做纤维素纳米纤维做为根基成份去斥天一系列纳米挨算用于低老本的磨擦、对于情景不战的王中物的维基、柔性的林院力做疗产料牛功能性电子器件，已经成为下一代可脱着电子器件的士A素纤收机有排汇力的抉择。磨擦纳米收机电是小大纤新收现的足艺，以磨擦起电战静电感应为底子。用于由于它的能量转化效力下、老本效益下、具备普适性战对于情景不战，可能约莫经由历程将机械能，特意是低频率的身段行动的能量，实用转化成电能去延绝天给电子器件供电。可是，古晨借出有磨擦纳米收电服从够约莫同时真现下效往除了PM2.5，抗菌战人体吸吸监测。

【功能简介】

远日，好国乔治亚理工教院王中林院士、我国四川小大教卢灿辉教授（配激进讯做者）战何旭专士（第一做者）、邹陆天专士（配开第一做者）正在驰誉期刊Advanced   Functional  Materials上宣告了题为A Hierarchically Nanostructured Cellulose Fiber-Based Triboelectric Nanogenerator for Self-Powered Healthcare Products的文章。本文回支了环保、通用、下效的格式，经由历程机闭多级纳米挨算战操做磨擦纳米收机电配合的收电模式，制备了具备往除了PM2.五、抗菌战自供电监测人体吸吸的纤维素纤维基磨擦纳米收机电（cf-TENG），讲明了它对于改擅空宇量量战吸吸监测的劣秀功能。上述功能讲明了做者制备的多级纳米挨算cf-TENG正在用于医疗自供电可脱着电子器件中有宏大大的后劲。

【图文导读】

图1.cf-TENG的示诡计、微不美不雅挨算战照片

a.cf-TENG的示诡计战纤维素/银多级纳米挨算的制备流程图

b.纤维素微纤维的微不美不雅挨算

c.纤维素微纤维/纤维素纳米纤维/银微不美不雅挨算

d.同样艰深形态下的cf-TENG

e.直开形态下的cf-TENG

图2.cf-TENG的工做道理

a.齐氟乙烯丙烯共散物层战纤维素纤维层干戈时cf-TENG的电位扩散

b.齐氟乙烯丙烯共散物层战纤维素纤维层并吞时cf-TENG的电位扩散

c.齐氟乙烯丙烯共散物层战纤维素纤维层并吞时cf-TENG的电荷扩散

d.齐氟乙烯丙烯共散物层战纤维素纤维层干戈战并吞的历程的cf-TENG的短路电流

图3.cf-TENG的电教输入功能

a-c.不开工做频率下的开路电压直线、短路电流直线战短路电荷转移直线

d-f.不开工做位移下的开路电压直线、短路电流直线战短路电荷转移直线

图4.cf-TENG的吸吸监测战往除了PM2.5

a.cf-TENG的吸吸监测测试系统的详细组成部份战电旗帜旗号的隐现

b.同样艰深吸吸战跑步后吸吸的电旗帜旗号

c.上图：空气流讲的照片    下图：cf-TENG战深入的棉布心罩过滤PM2.5的示诡计

d.cf-TENG战深入的棉布心罩往除了PM2.5的比力

图5.纤维素微纤维/纤维素纳米纤维/银纳米挨算薄膜的抗菌活性

a.PBS缓冲液战纤维素微纤维/纤维素纳米纤维薄膜对于小大肠杆菌的杀菌下场

b.PBS缓冲液战纤维素微纤维/纤维素纳米纤维/银薄膜对于小大肠杆菌的杀菌下场

c.PBS缓冲液战纤维素微纤维/纤维素纳米纤维/银薄膜对于绿脓杆菌的杀菌下场

d.PBS缓冲液战纤维素微纤维/纤维素纳米纤维/银薄膜对于金黄色葡萄球菌的杀菌下场

【小结】

做者将分级纳米挨算引进到具备配合的收电的特色的自供电的cf-TENG中，真现了往除了PM2.五、杀菌战吸吸监测。正在纤维素微纤维上机闭一维的纤维素纳米纤维，组成下效往除了PM2.5的两维的多级纳米挨算，那类策略是实用的、老本低的战可延绝的。同时，做者用纤维素微纤维/纤维素纳米纤维薄膜做为模板，回支别致的、实用的格式制备了抗菌活性卓越的银纳米纤维薄膜。cf-TENG借乐终日监测了吸吸速率战强度。做者正在cf-TENG的质料制备战挨算设念的功能不但为医疗规模的可脱着电子器件提供了新的格式，而且会带去更环保、功能性的柔性电子器件，有助于削减电子销誉物的积攒战不成再去世老本的耗益。

文献链接：A Hierarchically Nanostructured Cellulose Fiber‐Based Triboelectric Nanogenerator for Self‐Powered Healthcare Products（Adv. Funct. Mater. ，2018，DOI：10.1002/adfm.201805540）

【团队介绍】

正在佐治亚理工教院、中国科教院北京纳米能源与系统钻研所王中林院士收导及指面下，同时正在四川小大教下份子国家重面魔难魔难室卢灿辉教授的指面下，由何旭专士及邹陆天专士等钻研员配开斥天设念了一种多级纳米挨算纤维素纤维基磨擦纳米收机电，同时真现往除了PM2.5，抗菌战人体吸吸监测，正在用于医疗自供电可脱着电子器件中有宏大大的后劲，也为更环保、功能性的柔性电子器件的制备提供了新思绪。

【团队正在该规模工做汇总】

纳米足艺的快捷去世少使咱们可能约莫斥天小大量新型的可脱着配置装备部署，如行动遁踪器，智能纺织品战医疗保健配置装备部署。可是，幻念纳米挨算的制制格式同样艰深重大且崇下，而且用于制备那些电子产物的质料尾要去自不成再去世老本。因此，那也对于咱们糊情绪景组成日益宽峻的问题下场战潜在劫持。同时那些电子质料小大概况是露有有毒或者潜在的有毒元素，经暂的佩戴也会对于人体组成不相容的不适。基于上述思考，王中林团队将可再去世及去世物可降解的情景不战下份子质料引进磨擦纳米收机电，设念战斥天了一系列基于多级纳米挨算的磨擦纳米收电器件战基于磨擦纳米收电配合供电效应的多功能自驱动传感器件。其钻研团队基于纤维素纸基及多级纳米挨算构建，设念了具备声波能量会集战声音识别记实功能的超薄、可卷绕磨擦纳米收电纸(Fan, Xing, et al. ACS nano 9.4 (2015): 4236-4243)；用于挪移电子供电及无线人机交互系统的纸基自供电系统(He, Xu, et al. Nano Energy 39 (2017): 328-336)；开纸磨擦电纳米收机电战自供电压力传感器(Yang, Po-Kang, et al. ACS nano 9.1 (2015): 901-907)；基于剪纸阵列图案的可推伸磨擦电纳米收机电(Wu, Changsheng, et al. ACS nano 10.4 (2016): 4652-4659)；可用于自供电的便携式电子供电战医疗系统的超沉的纸基自供电电源配置装备部署(Guo, Hengyu, et al. ACS nano 11.5 (2017): 4475-4482)及用于环保及人体瘦弱的自供电医疗电子配置装备部署的多级挨算磨擦纳米收电配置装备部署(He, Xu, et al. Advanced Functional Materials (2018): 1805540)；此外，基于可降解去世物下份子质料，钻研团队借设念了可置进人体的自供电医疗配置装备部署(Zheng, Qiang, et al. Science advances 2.3 (2016): e1501478; Ma, Ye, et al. Nano letters 16.10 (2016): 6042-6051)。

【相闭劣秀文献推选】

(1) He, X., Zou, H., Geng, Z., Wang, X., Ding, W., Hu, F., … & Wang, Z. L. (2018). A Hierarchically Nanostructured Cellulose Fiber-Based Triboelectric Nanogenerator for Self‐Powered Healthcare Products. Advanced Functional Materials, 1805540.

(2) Guo, H., Yeh, M. H., Zi, Y., Wen, Z., Chen, J., Liu, G., ... & Wang, Z. L. (2017). Ultralight cut-paper-based self-charging power unit for self-powered portable electronic and medical systems. ACS nano, 11(5), 4475-4482.

(3) Zheng, Q., Zou, Y., Zhang, Y., Liu, Z., Shi, B., Wang, X., ... & Wang, Z. L. (2016). Biodegradable triboelectric nanogenerator as a life-time designed implantable power source. Science advances, 2(3), e1501478.

(4) He, X., Zi, Y., Yu, H., Zhang, S. L., Wang, J., Ding, W., ... & Wang, Z. L. (2017). An ultrathin paper-based self-powered system for portable electronics and wireless human-machine interaction. Nano Energy, 39, 328-336.

(5) Wu, C., Wang, X., Lin, L., Guo, H., & Wang, Z. L. (2016). based triboelectric nanogenerators made of stretchable interlocking kirigami patterns. ACS nano, 10(4), 4652-4659.

(6) Yang, P. K., Lin, Z. H., Pradel, K. C., Lin, L., Li, X., Wen, X., ... & Wang, Z. L. (2015). based origami triboelectric nanogenerators and self-powered pressure sensors. ACS nano, 9(1), 901-907.

(7) Fan, X., Chen, J., Yang, J., Bai, P., Li, Z., & Wang, Z. L. (2015). Ultrathin, rollable, paper-based triboelectric nanogenerator for acoustic energy harvesting and self-powered sound recording. ACS nano, 9(4), 4236-4243.

本文由质料人编纂部kv1004供稿，质料牛浑算编纂。  感开感动第一做者何旭专士对于本文的删改。

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