抗断裂导电水凝胶延长了摩擦纳米发电机的使用寿命

中国科学院宁波材料技术与工程研究所(NIMTE)陈涛研究员带领的研究人员与宁波大学的研究人员合作，开发出一种新型抗断裂导电水凝胶(BRC水凝胶)具有出色的机械可靠性，可延长摩擦纳米发电机(TENG)的使用寿命。这项研究发表在《化学工程杂志》上。

TENGs具有制造简单、结构多样、输出稳定和能量转换效率高等优点，为物联网(loT)系统的持续运行提供了有效的能源供应。其中，基于水凝胶的TENGs(H-TENGs)在柔性可穿戴设备和自供电应用领域显示出巨大优势。然而，水凝胶电极较差的机械性能导致其在长期运行过程中的机械可靠性较低，从而缩短了H-TENGs的使用寿命。

基于霍夫迈斯特对淀粉聚合物的影响，研究人员开发了一种简便有效的溶剂交换策略来制备具有超高机械可靠性的BRC水凝胶。成束淀粉链的形成使BRC水凝胶具有~0.87MPa的优异模量、7.45kJ/m2的断裂能、~15Mpa的抗穿刺能力和长期稳定性。

此外，由于向BRC水凝胶中引入了大量的自由离子(即Na+、Cit-)，因此BRC水凝胶的电性能得到了显着改善。

使用这种BRC水凝胶作为电极材料，研究人员制造了具有优异电输出性能和机械安全性的BRC水凝胶基TENG(BRCH-TENG)。在连续物理冲击下稳定的机械性能有助于提高BRCH-TENG的长期稳定性，从而延长其在意外物理冲击下的使用寿命。

此外，所制造的BRCH-TENG在步行能量收集、实时运动步幅检测和信息通信领域显示出广阔的应用前景。

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