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  近日，深圳大學(xué)黃龍彪、西北工業(yè)大學(xué)孔杰和香港理工大學(xué)郝建華課題組合作報(bào)道了一種具有環(huán)境耐受性的高性能柔性摩擦納米發(fā)電機(jī)，具有快速修復(fù)、抗凍不干、抗冰等優(yōu)異性能，拓展了摩擦納米發(fā)電機(jī)在惡劣環(huán)境下的應(yīng)用。（Nano Energy, 2021, 82,105724）

  摩擦納米發(fā)電機(jī)（Triboelectric Nanogenerator，TENG）可有效地將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能或電信號(hào)。但在實(shí)際應(yīng)用中，器件會(huì)面臨多種復(fù)雜環(huán)境，如不同溫度、表面積冰和外界機(jī)械沖擊，因此良好的耐環(huán)境性是摩擦納米發(fā)電機(jī)走向?qū)嶋H應(yīng)用必不可少的要求。例如，溫度變化可能導(dǎo)致器件材料的機(jī)械性能降低，同時(shí)在低溫環(huán)境中空氣中的水分冷凝并可能在器件表面形成水或冰層。此外，TENG可能會(huì)遭受不同程度的機(jī)械沖擊，從而導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p壞器件和材料。目前，鮮有報(bào)道關(guān)于如何避免TENG器件在低溫下表面積冰，也很少有報(bào)道對(duì)以上幾點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)的研究并賦予TENG良好的耐環(huán)境性。

  通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在眾多制備TENG的材料中，凝膠材料具有優(yōu)異機(jī)械性能、生物降解性和超強(qiáng)自修復(fù)能力，是制備高性能TENG的優(yōu)良選擇。但水凝膠易受環(huán)境影響，所含有的水分子易蒸發(fā)和結(jié)晶化，進(jìn)而而分別導(dǎo)致凝膠變干和凍結(jié)，嚴(yán)重限制了凝膠基TENG的工作溫度范圍，并縮短了器件的使用壽命。在此項(xiàng)研究中，作者將多重氫鍵引入凝膠體系中，采用溶劑置換法，制備了自修復(fù)、抗凍不干的聚丙烯酰胺-粘土（PAAM-Clay）有機(jī)凝膠，以用于電極材料（圖1-2）。

圖1 PAAM-Clay有機(jī)凝膠與水凝膠在不同溫度下的性能

圖2 PAAM-Clay有機(jī)凝膠與IU-PDMS的自修復(fù)性能

  將亞胺鍵和四重氫鍵引入含有PDMS鏈段的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，制備自修復(fù)和抗冰的摩擦層材料（IU-PDMS）。在動(dòng)態(tài)鍵的作用下，IU-PDMS具有了優(yōu)異的自修復(fù)性能（圖2）。由于大量低表面能Si元素的存在，以及材料良好的柔性及較光滑的表面形貌，IU-PDMS表現(xiàn)出良好的抗冰性能，可降低器件表面冰層的積聚（圖3）。

圖3 IU-PDMS的抗冰性能

  通過(guò)將具有自修復(fù)和抗凍不干特性的PAAM-Clay有機(jī)凝膠與具有自修復(fù)和抗冰性能的IU-PDMS組裝，制備出具有三明治結(jié)構(gòu)的OG-TENG器件。器件的開路電壓達(dá)到157 V，短路電流為16 μA，轉(zhuǎn)移電荷量為29 nC，最大輸出功率密度達(dá)到710 mW m^-2，可以輕松點(diǎn)亮30個(gè)綠色LED，表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械能轉(zhuǎn)化性能（圖4）。

圖4 OG-TENG的結(jié)構(gòu)、工作原理和輸出性能

  在低溫及高溫環(huán)境中，基于水凝膠的器件（HG-TENG）由于水結(jié)晶和蒸發(fā)，已無(wú)法正常工作。然而，基于有機(jī)凝膠的OG-TENG器件在-30至80 ℃的范圍內(nèi)，依然表現(xiàn)出優(yōu)異的輸出性能，同時(shí)保持了良好的自修復(fù)性能（圖5）。因此，OG-TENG器件可在較寬的溫度范圍內(nèi)用于能量收集及自供能傳感器，并延長(zhǎng)器件使用壽命，保證使用安全。

圖5 基于有機(jī)水凝膠和水凝膠的TENG分別在不同溫度條件下的輸出性能

  以上工作以“Environment-resisted Flexible High Performance Triboelectric Nanogenerators Based on Ultrafast Self-healing Non-drying Conductive Organohydrogel”為題發(fā)表在Nano Energy（2021, 82, 105724）上。深圳大學(xué)黃龍彪研究員和西北工業(yè)大學(xué)博士生戴杏怡為共同第一作者，通訊作者為黃龍彪研究員、西北工業(yè)大學(xué)孔杰教授和香港理工大學(xué)郝建華教授。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51973119/21875190）、廣東省自然科學(xué)基金（2018A0303130060）、陜西省杰出青年科學(xué)基金（2018JC-008）、和PolyU PDFS（YW4N）的支持。

  論文連接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520312969

黃龍彪研究員課題組博士后招聘及碩士研究生招生信息

一、課題組信息

  深圳大學(xué)黃龍彪研究員長(zhǎng)期從事聚合物材料的微納加工，并應(yīng)用于光電與能源器件，目前以第一作者或共同作者在Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials, Nano Energy、Small、Nanoscale、ACS Applied Materials & Interfaces等國(guó)內(nèi)外核心期刊上發(fā)表論文50余篇，長(zhǎng)期擔(dān)任Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials, Nano Energy、Small、Nanoscale、ACS Applied Materials & Interfaces等知名期刊審稿人。目前主持多項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金、深圳市科技創(chuàng)新委科研項(xiàng)目。

二、研究方向

（1）軟物質(zhì)功能材料；

（2）聚合物維納制造；

（3）綠色能源技術(shù)。

三、長(zhǎng)期崗位招聘信息

3.1 崗位：博士后；招聘名額：不限；工作內(nèi)容：聘期為2年，專職從事科學(xué)研究。

3.2 崗位：碩士研究生；招聘名額：3位/年，其中學(xué)位碩士1位，專業(yè)碩士2位。

四、博士后應(yīng)聘條件

1. 國(guó)內(nèi)外高�；蜓芯繖C(jī)構(gòu)博士畢業(yè)，獲得高分子化學(xué)/物理/材料，、材料科學(xué)、應(yīng)用物理、應(yīng)用化學(xué)、電子等相關(guān)專業(yè)博士學(xué)位，歡迎有企業(yè)工作經(jīng)歷博士申請(qǐng)；

2. 在相關(guān)或相近研究領(lǐng)域已取得一定的研究成果（至少第一作者發(fā)表2篇SCI論文）；

3. 具有良好的學(xué)術(shù)道德和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，能夠獨(dú)立開展相關(guān)領(lǐng)域的前沿研究。

五、聘期待遇

  享受深圳大學(xué)博士后待遇，享受深圳大學(xué)相關(guān)社保及公積金。獲聘的研究人員除了深圳大學(xué)的收入外，符合深圳市人才補(bǔ)助條件者可申請(qǐng)深圳市后備級(jí)人才，享有160萬(wàn)元住房補(bǔ)貼；符合海外人才條件人員可申請(qǐng)深圳市孔雀人才計(jì)劃，享有160-200萬(wàn)住房補(bǔ)貼。可以在聘期內(nèi)以項(xiàng)目負(fù)責(zé)人身份以深圳大學(xué)為依托單位申報(bào)國(guó)家自然科學(xué)基金及各級(jí)科研基金項(xiàng)目。符合學(xué)校人事部門政策要求的優(yōu)秀研究人員可申請(qǐng)轉(zhuǎn)為教師崗位。

六、應(yīng)聘者請(qǐng)?zhí)峁┮韵虏牧?/strong>