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  摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）因其適應(yīng)性、靈活性和生態(tài)友好性而具有廣泛的應(yīng)用前景。幾乎所有聚合物都能產(chǎn)生摩擦起電效應(yīng)。研究三電聚合物的內(nèi)部電荷轉(zhuǎn)移行為可以更好地促進(jìn)能量收集過程中的能量轉(zhuǎn)換效率，有助于拓寬摩擦電聚合物在自供電傳感領(lǐng)域的應(yīng)用場景。摩擦運(yùn)動過程中，施加的正壓力是影響電荷輸出性能和摩擦電器件壽命的主要因素之一。然而，以往對基于 TENG 的聚合物基傳感器的研究主要集中在提高靈敏度和穩(wěn)定性方面，傳感范圍更多集中在弱壓方面，其上限很少超過 10 兆帕，高壓力下摩擦電荷轉(zhuǎn)移過程與能夠在高壓力作用下應(yīng)用的聚合物基TENG仍有待進(jìn)一步探究。另一方面，已有研究表明，超高壓力能夠影響如相變、彈性性能和與缺陷相關(guān)的變形機(jī)制，從而影響材料物理性能，實(shí)現(xiàn)對材料特殊性能的操縱。因此，全面探索超高壓下摩擦電聚合物材料的結(jié)構(gòu)和電荷轉(zhuǎn)移性能，可加深對摩擦電材料的理解，促進(jìn)摩擦納米發(fā)電機(jī)在極端條件下的應(yīng)用。

圖4(A) 傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。(B) 傳感器工作原理示意圖。(C) 壓力傳感器的穩(wěn)定性測試。(D) 不同壓力下的電壓輸出 (E) 線性區(qū)間內(nèi)不同壓力下的電壓輸出。(F)電壓輸出穩(wěn)定性。(G)已報(bào)道的聚合物壓力傳感器的可傳感范圍。

  這項(xiàng)工作可以進(jìn)一步闡明了摩擦電材料電荷轉(zhuǎn)移行為，特別是與摩擦電聚合物材料分子結(jié)構(gòu)相關(guān)的電荷轉(zhuǎn)移機(jī)制。所提出的寬范圍壓力摩擦電傳感器可將基于聚合物的有源傳感器的檢測范圍擴(kuò)展到一個(gè)新的水平，并促進(jìn)摩擦電器件在各種極端環(huán)境中的應(yīng)用，進(jìn)一步為推廣能夠在極端條件下應(yīng)用的TENG壓力傳感器提供策略。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/sus2.250

作者簡介

陳翔宇，中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所研究員，國家優(yōu)青，博士生導(dǎo)師，微納系統(tǒng)研究部主任，研究所黨委委員兼團(tuán)委書記。入選國家基金委優(yōu)青，北京市特聘專家，北京市青年拔尖人才，北京市科技新星，中國科學(xué)院青促會會員。陳翔宇主要從事聚合物功能材料及納米能源器件的相關(guān)研究，包括聚合物電介質(zhì)材料的加工設(shè)計(jì)與電荷遷移機(jī)制研究、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與可穿戴傳感器、智能形變材料與器件、光催化自清潔材料等方向，以第一作者(共同一作)和通訊作者身份在Chem. Rev., Sci. Adv.，Nat Common，EES，Adv Mater，Materials Today，等雜志發(fā)表SCI學(xué)術(shù)論文共60余篇，影響因子大于15的文章50余篇，引用過百次的一作/通訊文章20余篇。目前承擔(dān)國家基金委的優(yōu)青、面上(2)和青年項(xiàng)目；北京市海聚工程項(xiàng)目、高創(chuàng)計(jì)劃項(xiàng)目、科技新星項(xiàng)目，科技新星交叉擇優(yōu)支持和面上基金；中國科學(xué)院青促會項(xiàng)目和優(yōu)秀教師能力提升項(xiàng)目；清華大學(xué)新型陶瓷國重開放課題的重點(diǎn)項(xiàng)目；國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“納米科技”重點(diǎn)專項(xiàng)；青島科技局前言關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目等等。擔(dān)任日本電氣工程協(xié)會項(xiàng)目委員會委員，中國介電復(fù)材專委會委員，“中國高分子三刊”聯(lián)合青年編委，在《SmartMat》、《Nanomaterials》等期刊擔(dān)任青年編委和編委。