近日，77779193永利官网材料學院殷先澤教授團隊在《Nano Energy》上發表了題為“High-temperature stable aramid nanofibers-based triboelectric nanogenerators with regeneratability and designability for real hot environments monitoring”論文。77779193永利官网材料學院和先進紡紗織造及清潔生産國家地方聯合工程實驗室為第一單位。材料學院研究生陳之誠為論文第一作者，這是該學生在本期刊上連續發表第三篇文章。該論文詳細分析了芳綸納米纖維(ANFs)在去質子化與質子化的調控機制，報道了納米钛酸鋇(TBTO)增強後ANFs基摩擦納米發電機(ANFs/TBTO TENGs)在真實高溫環境下的能量收集潛力，以及其回收後再設計成其他形态芳綸産品的潛力(圖1)。
《Nano Energy》是愛斯維爾出版社(Elsevier)旗下涵蓋納米材料和納米設備在能源收集、轉換、存儲、利用和政策方面的多學科Top期刊。
【文章信息】
标題：High-temperature stable aramid nanofibers-based triboelectric nanogenerators with regeneratability and designability for real hot environments monitoring
作者：Zhicheng Chen a, 1, Wangzhe Xia c, 1, Ruidong Ming a, Ming Hao d, Zhengliang Du b, Bingsheng Zhou a, Shiwen Yang a, *, Yiheng Song a, Jinfeng Wang a, *, Xianze Yin a, e, *
收錄期刊：Nano Energy
日期：10 February 2025
【本文亮點】
在需要高強度防護材料的特殊設備上，防護材料的使用溫度往往較高，産生不可避免的大量熱量。因此，ANFs/TBTO TENGs為坦克等應用提供了良好的藍圖，作為保護和傳感材料。在不同位置的坦克模型上安裝了多個個ANFs/TBTO TENGs。這些TENGs通過數字示波器直接無線連接到個人通信設備。當坦克甲闆被擊中時，個人通信設備上相應頻道的信号迅速響應，顯示受損區域。此外，還可以實時傳輸罐體不同部位（包括甲闆、尾翼、頂部和左右履帶等）的信号，以識别具體的受損部位。在許多高溫傳感環境中，不需要出色的機械性能。然而，在一些特殊的應用場景下，與普通材料相比，基于ANFs的電子産品在柔性、熱穩定性、輕量化和高機械性能方面表現出獨特的優勢。(圖2)
圖2. 多通道下模拟坦克受打擊部位的無線傳感。
回收和重新設計的挑戰對大規模生産構成重大障礙，特别是對産生高生産成本的芳綸基材料。在這裡，ANFs/TBTO膜是由去離子水的質子誘導氫鍵自組裝而成的。形成叔丁醇鉀(KTB)/DMSO溶液的甲醇鉀（圖1）再次從ANFs/TBTO分子鍊上剝離酰胺鍵中的氫鍵，使ANFs/TBTO膜去質子化。通過濕法紡絲得到的再生ANFs/TBTO纖維呈淡黃色，且表現出顯著的抗拉強度和顯著的柔韌性，進一步加工并編織成織物後，仍可用于能量收集。(圖3)
圖3. 芳綸納米纖維的回收、再設計及基本性能。
另一篇文章
【近期團隊相關進展】殷先澤教授團隊圍繞柔性可穿戴材料機電轉化與信号傳感展近日還在Adv. Mater, Adv. Funct. Mater (Accept), Nano Energy和Chemical Engineering Journal等國際期刊發表相關論文：
(1) Shape-regulated motion and energy conversion of polyelectrolyte membrane actuators, Adv. Mater., 2024, 2407560.
(2) Phase transformation enabled textile triboelectric nanogenerators for wearable energy harvesting and personal thermoregulation, Nano Energy, 2024, 132(15), 110361.
(3) Mussel-inspired breathable and antibacterial strain sensors based on polyurethane fibrous membrane for human motion monitoring, human-machine interaction, and acupoint photothermal therapy, Chemical Engineering Journal, 2025, 507(1), 160397.
(4) Transparent triboelectric nanogenerators with high flexibility for human-interactive sensing and real-time monitoring, Nano Energy 133 (2025) 110493.
(5) High-temperature stable aramid nanofibers-based triboelectric nanogenerators with regeneratability and designability for real hot environments monitoring, Nano Energy 136 (2025) 110772
