仿生聚多巴胺薄膜的摩擦电性能优化及其在纳米发电机中的应用研究

为解决高效能量收集材料的需求，研究人员开展仿生聚多巴胺（PDA）薄膜的摩擦电性能研究。通过硼酸改性提升薄膜厚度控制与机械强度，实现与聚二甲基硅氧烷（PDMS）的强黏附性，最终获得1.37 nC cm?2的电荷密度。所构建的摩擦纳米发电机（TENG）能量密度达1964.64 μJ m?2，可驱动微器件并作为自供电压力传感器，为可持续能源开发提供新策略。

　　

在空气/水界面合成的自支撑仿生聚多巴胺（polydopamine, PDA）薄膜，厚度仅12-80纳米却具备超5 cm²的横向尺寸，像一片透明的"分子铠甲"轻松附着于电极。当这种材料与聚四氟乙烯（PTFE）等四种聚合物"贴身摩擦"时，与聚二甲基硅氧烷（PDMS）的"爱情拉力"最为强烈——硼酸的加入如同"抗氧化保镖"，不仅让薄膜厚度更精准可控，还使其与PDMS的黏附力飙升，最终摩擦电荷密度突破1.37 nC cm^?2。

由此组装的微型摩擦纳米发电机（triboelectric nanogenerator, TENG）堪称"能量魔术师"，每平方米能攒下1964.64±144.45微焦耳能量，功率密度达78.51±1.93毫瓦。经过上万次"亲密接触"测试，电流峰值稳定在0.8微安左右，活像不知疲倦的"电子搬运工"。这项技术既能为微型设备"喂食"能量，又能变身灵敏的压力传感器——当多层柔性纳米发电机穿上这层"仿生皮肤"，未来可穿戴设备的供能难题或将迎刃而解。