在造紙工業(yè)中，液體或者紙漿懸浮液與固體的摩擦，纖維素與液體的摩擦等現(xiàn)象深刻影響著造紙工業(yè)生產(chǎn)和紙張質(zhì)量。有效利用來自液體的能量將促進(jìn)可再生能源領(lǐng)域的發(fā)展和創(chuàng)新，符合碳中和所提出的要求，也將有效促進(jìn)造紙工業(yè)的高端化和綠色化發(fā)展。在眾多的液體能量收集的技術(shù)中，液-固摩擦納米發(fā)電機具有器件簡易、輸出高、材料選擇廣泛等優(yōu)勢。為了進(jìn)一步提升摩擦納米發(fā)電機的輸出性能，研究人員開發(fā)了許多先進(jìn)方法。其中，化學(xué)功能化策略不僅在增加電荷密度方面具有很大優(yōu)勢，而且拓寬了摩擦電材料的選擇范圍，進(jìn)一步拓寬了液-固摩擦起電的應(yīng)用領(lǐng)域。同時，從分子水平改變材料的摩擦電特性，這種改性是持久和穩(wěn)定的。此外，化學(xué)功能化策略在弱化液-固摩擦起電方面也具備優(yōu)勢，液-固摩擦起電的弱化可以有效減弱靜電效應(yīng)帶來的危害。因此，系統(tǒng)地總結(jié)化學(xué)功能化策略在強化和弱化液-固摩擦起電過程中的建設(shè)性作用及其相關(guān)的應(yīng)用是有必要的。
基于此，廣西大學(xué)聶雙喜教授課題組系統(tǒng)性地綜述了基于化學(xué)功能化策略調(diào)控液-固接觸起電的最新研究進(jìn)展。介紹了化學(xué)功能化策略在提高液-固接觸起電性能的研究進(jìn)展。同時，重點關(guān)注了化學(xué)功能化策略在弱化固體材料和液體材料起電性能的最新進(jìn)展，并進(jìn)一步闡述了弱化固-液摩擦起電在自供電化學(xué)傳感、物理傳感、靜電效應(yīng)消除等方面應(yīng)用的重要意義。最后討論了當(dāng)前該領(lǐng)域內(nèi)化學(xué)功能化在固體表面改性和液體分子修飾方面存在的問題及挑戰(zhàn)。
圖1 液-固接觸帶電研究中的典型例子和發(fā)展時間線。
圖2 液-固接觸起電未來的發(fā)展趨勢。
相關(guān)成果以“Advanced Triboelectric Materials for Liquid Energy Harvesting and Emerging Application”為題，發(fā)表于最新一期Materials Today上。廣西大學(xué)是本論文的唯一完成單位，2020級博士研究生蔡晨晨和羅斌為共同第一作者，聶雙喜教授為通訊作者。
原文鏈接：http://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.10.034
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