如今, 用于摩擦納米發(fā)電機（TENG）的大部分摩擦材料的研究都集中在不可再生的合成聚合物，但尚未詳細(xì)開展通過化學(xué)修飾表面來調(diào)控天然材料摩擦電荷密度的基礎(chǔ)研究。纖維素廣泛存在于大多數(shù)植物中，是一種來源豐富、可自然再生、可生物降解的優(yōu)質(zhì)天然高分子材料。同時，纖維素表面富含羥基，利用羥基進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，可以在纖維素分子上引入一些官能團(tuán)，在調(diào)節(jié)摩擦極性和改善物理性能方面具有絕對優(yōu)勢。
針對以上問題，2019級碩士生劉艷華通過對纖維素納米纖維（CNFs）表面功能化處理來調(diào)控電荷密度，使用多種不同的官能團(tuán)修飾CNFs，系統(tǒng)詳細(xì)的研究了經(jīng)過處理的CNFs在接觸起電過程中電荷密度的變化，拓展了纖維素的應(yīng)用潛力。此外，提出了一個相對系統(tǒng)和改進(jìn)的機理，以闡明化學(xué)修飾CNFs表面對接觸起電時電子轉(zhuǎn)移的影響。這項工作為分子表面化學(xué)修飾以調(diào)控摩擦電荷密度的系統(tǒng)研究提供了指導(dǎo)。
通過引入端基不同的硅烷對纖維素表面進(jìn)行修飾， 纖維素表面化學(xué)成分發(fā)生變化，表現(xiàn)出不同的極性。將修飾后的CNFs分別與氟化乙烯丙烯共聚物（FEP）薄膜接觸分離，有效地調(diào)控了電荷密度。
研究成果以“Chemically tailored molecular surface modification of cellulose nanofibrils for manipulating the charge density of triboelectric nanogenerators” 為題在線發(fā)表在《Nano Energy》期刊上。該工作得到了國家自然科學(xué)基金面上項目、廣西自然科學(xué)基金重點項目的資助。