通过可回收溶剂处理工艺制备的界面工程化多功能木质复合材料,用于实现超耐用的摩擦电能量收集

《Green Chemistry》:Interface-engineered, multifunctional wood composites via recyclable solvent processing for ultra-durable triboelectric energy harvesting

【字体: 时间:2025年11月22日 来源:Green Chemistry 9.2

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  本研究通过界面工程策略,利用离子液体促进金属有机框架(MOF)在木材表面的均匀生长,有效提升木材的机械性能和热稳定性,使摩擦电纳米发电机(TENG)在10万次循环后仍保持稳定输出,符合绿色化学原则,为可持续能源采集和智能住宅应用提供新思路。

  

木材是一种重量轻、可再生的建筑材料;然而,由于其低极性以及在反复摩擦作用下的稳定性下降,严重限制了其在智能住宅系统中的摩擦电纳米发电机(TENGs)中的实际应用。在这里,我们提出了一种界面工程策略,通过利用离子液体制备多孔离子凝胶基质,促进金属有机框架(MOF)在木材表面的均匀致密生长。这种方法有效地重构了木材表面的微观结构,增强了木质纤维素基质与MOF晶体之间的界面粘附力,从而提高了木材的机械强度(109.4 MPa)、抗冲击性(96.6 kJ m?2)、耐磨性和热稳定性。使用这种改性木材制成的摩擦电纳米发电机在超过100,000次接触-分离循环后仍能保持稳定的电输出。这项工作不仅介绍了一种新颖且可扩展的木材增值功能化方法,为下一代智能住宅环境中的可持续能源收集和智能控制应用提供了有前景的途径,还展示了绿色化学原理的巧妙应用:采用可再生的木质纤维素原料、最小化且可回收的溶剂、通过微波和环境条件进行能源高效处理的MOF生长,以及支持可重复使用和升级回收的模块化设计。这种方法直接支持了与可持续电子技术相一致的循环、智能材料系统的发展。

通过可回收溶剂处理实现界面工程化的多功能木材复合材料,用于超耐用的摩擦电能量收集
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