荔枝皮粉基绿色摩擦纳米发电机:生物力学能量收集与自供电传感的创新解决方案

【字体: 时间:2025年08月30日 来源:Advanced Materials Technologies 6.2

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  为解决生物废弃物利用与可持续能源获取问题,研究人员首次将荔枝皮粉(LPP)作为高负电性摩擦材料,开发出可降解柔性摩擦纳米发电机(LPP-TENG)。该器件输出电压达312 V,短路电流(ISC)95 μA,功率密度8.21 W·m?2,并实现4.3 V·kPa?1灵敏度的自供电压力传感,为穿戴式生物运动监测提供了环保解决方案。

  

这项突破性研究将荔枝果皮废弃物转化为高性能摩擦纳米发电机(LPP-TENG),开创了农业副产品在能源领域的新应用。通过微观结构分析发现,荔枝皮粉(Lychee Peel Powder, LPP)的多孔特性显著增加材料比表面积,使其电荷捕获能力提升至全新水平。

实验数据显示,该生物基器件在手指敲击条件下可产生312伏特超高电压,95微安培短路电流(ISC),能量转换效率达到8.21瓦特每平方米(W·m?2)。更令人振奋的是,作为自供电压力传感器时表现出4.3伏特每千帕(V·kPa?1)的优异灵敏度,在1-180千帕宽压力范围内保持稳定响应。

研究团队成功演示了该设备在人体运动监测方面的多重应用:从精细的手势识别到微弱的肌肉收缩检测,证实其作为穿戴式生物运动传感器的实用价值。这种将果皮"变废为宝"的策略,不仅为摩擦电技术(Triboelectric Nanogenerator, TENG)提供了新型环保材料,更推动着零废弃倡议与可持续能源技术的协同发展。

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