摩擦電納米發(fā)電機(jī)（TENG）是一種將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的有效方法，使其適用于可穿戴電子應(yīng)用。水凝膠作為T(mén)ENG電極很常見(jiàn)，但它們作為直接摩擦電層的用途仍然沒(méi)有得到充分的探索。
于此，浙江工業(yè)大學(xué)況太榮、陳楓等研究人員合成了一種新型的兩性離子單體3-{1-[6-（羥甲基）-2-甲基-3,8-二氧代-9-氮雜-4,7-二氧代癸-1-烯-12基]咪唑-3-鎓-3-基}丙烷-1-磺酸鹽（VNIPS），并將其與丙烯酸（AA）和甲基丙烯酸兩性離子磺基甜菜堿（SBMA）結(jié)合，以制備雙網(wǎng)絡(luò)兩性離子水凝膠。
水凝膠是使用溶劑交換過(guò)程開(kāi)發(fā)的，該過(guò)程促進(jìn)了微相分離域的形成，顯著提高了其機(jī)械強(qiáng)度（211.9 kPa，472.3%）、電導(dǎo)率（0.6 mS cm-1）和抗凍能力（-18.3°C）。此外，水凝膠的親水基團(tuán)與水分子相互作用，減少了潮濕條件下的電荷損失。當(dāng)用作摩擦電正極層時(shí)，基于水凝膠的TENG實(shí)現(xiàn)了456 μC m?2的實(shí)質(zhì)性電荷密度和464 mW m?2中的輸出功率密度，同時(shí)保持了97 V的穩(wěn)定開(kāi)路電壓（Voc），在80%相對(duì)濕度下保持了92%的保持率。
此外，水凝膠的強(qiáng)粘附性和生物相容性使其適用于可穿戴應(yīng)用，如運(yùn)動(dòng)傳感和莫爾斯電碼通信。這項(xiàng)工作證明了兩性離子水凝膠作為摩擦電材料的可行性，為制造高效、耐濕的能量采集器提供了一種新策略。
參考文獻(xiàn)：
Y. Ding, H. Guo, M. Ouyang, G. Meng, F. Chen, T. Kuang, Humidity-Resistant Wearable Triboelectric Nanogenerator Utilizing a Bound-Water-Rich Zwitterionic Hydrogel With Microphase-Separated Domains. Adv. Funct. Mater. 2024, 2421164.
https://doi.org/10.1002/adfm.202421164
