近日，雷火竞技平台殷先泽教授团队在《Nano Energy》上发表了题为“High-temperature stable aramid nanofibers-based triboelectric nanogenerators with regeneratability and designability for real hot environments monitoring”论文。雷火竞技平台和先进纺纱织造及清洁生产国家地方联合工程实验室为第一单位。雷火竞技平台研究生陈之诚为论文第一作者，这是该学生在本期刊上连续发表第三篇文章。该论文详细分析了芳纶纳米纤维(ANFs)在去质子化与质子化的调控机制，报道了纳米钛酸钡(TBTO)增强后ANFs基摩擦纳米发电机(ANFs/TBTO TENGs)在真实高温环境下的能量收集潜力，以及其回收后再设计成其他形态芳纶产品的潜力(图1)。
《Nano Energy》是爱斯维尔出版社(Elsevier)旗下涵盖纳米材料和纳米设备在能源收集、转换、存储、利用和政策方面的多学科Top期刊。
【文章信息】
标题：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, *
收录期刊：Nano Energy
日期：10 February 2025
【本文亮点】
在需要高强度防护材料的特殊设备上，防护材料的使用温度往往较高，产生不可避免的大量热量。因此，ANFs/TBTO TENGs为坦克等应用提供了良好的蓝图，作为保护和传感材料。在不同位置的坦克模型上安装了多个个ANFs/TBTO TENGs。这些TENGs通过数字示波器直接无线连接到个人通信设备。当坦克甲板被击中时，个人通信设备上相应频道的信号迅速响应，显示受损区域。此外，还可以实时传输罐体不同部位（包括甲板、尾翼、顶部和左右履带等）的信号，以识别具体的受损部位。在许多高温传感环境中，不需要出色的机械性能。然而，在一些特殊的应用场景下，与普通材料相比，基于ANFs的电子产品在柔性、热稳定性、轻量化和高机械性能方面表现出独特的优势。(图2)
图2. 多通道下模拟坦克受打击部位的无线传感。
回收和重新设计的挑战对大规模生产构成重大障碍，特别是对产生高生产成本的芳纶基材料。在这里，ANFs/TBTO膜是由去离子水的质子诱导氢键自组装而成的。形成叔丁醇钾(KTB)/DMSO溶液的甲醇钾（图1）再次从ANFs/TBTO分子链上剥离酰胺键中的氢键，使ANFs/TBTO膜去质子化。通过湿法纺丝得到的再生ANFs/TBTO纤维呈淡黄色，且表现出显著的抗拉强度和显著的柔韧性，进一步加工并编织成织物后，仍可用于能量收集。(图3)
图3. 芳纶纳米纤维的回收、再设计及基本性能。
另一篇文章
【近期团队相关进展】殷先泽教授团队围绕柔性可穿戴材料机电转化与信号传感展近日还在Adv. Mater, Adv. Funct. Mater (Accept), Nano Energy和Chemical Engineering Journal等国际期刊发表相关论文：
(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
