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北航潘曹峰教授/河南大學曹瑞瑞副教授團隊 AFM：用于運動能量收集和光熱治療的摩擦電功能紡織品

2024-12-07 來源：高分子科技

能量收集紡織品，特別是用于人體能量收集的摩擦電功能紡織品(T-TENG)，已逐漸成為各種便攜式可穿戴電子設備不可或缺的電源。對于T-TENG來說，除了其機械能量收集性能外，功能性、舒適性和健康性也至關重要。在寒冷的環境中，穿著厚重的衣服對調節體溫和減輕不適或體溫過低是必不可少的；然而，這對從事戶外工作、體育活動和極地探險的人員來說是一個重大的挑戰。與此同時，兼具熱舒適和光熱治療特性的多功能T-TENG仍處于初期探索階段。因此，開發具有熱調節、熱治療和能量收集功能的多功能可穿戴紡織品設備是非常必要的，且具有廣闊的實際應用前景。

針對上述問題，北京航空航天大學潘曹峰教授課題組與河南大學曹瑞瑞副教授團隊借助可規模化生產的靜電紡絲和溶液浸漬工藝，創新地構建了兼具摩擦電功能層和光敏層(熱調節&光熱治療功能層)的雙層結構多功能T-TENG器件(圖1)。該T-TENG器件不僅在寬溫度范圍內具有增強的電輸出特性(圖2)，而且具有卓越的光熱轉換效率，在不同的太陽照射下能夠實現可調控的飽和溫度(41.52~60.97℃)。與傳統的棉織物相比，在寒冷的環境中，T-TENG器件的制熱能力顯著提升，制熱量提高了約7.4℃(圖3)。綜上，該T-TENG器件在具有優異機-電轉換特性和光熱轉換效率的同時，還能夠促進熱調節，熱治療和發電。該工作以“Wearable Multifunctional Bilayer Nanofiber Films for Human Motion Energy Harvesting and Photothermal Therapy”為題發表在《Advanced Functional Materials》期刊上。該研究得到國家自然科學基金和河南省自然科學基金的支持。

圖1雙層結構多功能紡織品的制備流程和表征

圖2摩擦電功能層的結晶、介電等本征特性的表征及T-TENG寬溫域內的摩擦電輸出

圖3光敏層PDA@PH光熱效應相關表征和展示

該工作是團隊近期關于寬溫域內高效穩定運行的多功能摩擦發電器件相關研究的最新進展之一，不僅為開發先進多功能紡織設備提供了參考方法，而且進一步擴展了紡織技術的應用領域。工作開展期間得到了中科院固體物理研究所陳沖教授和河北科技大學王新亞老師的大力支持。

原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202419645

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（責任編輯：xu）

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