柔性摩擦纳米发电机在低温环境下受损后不能自主愈合，这极大限制了其实际应用。由于低温下动态网络重建受阻导致开发低温下自主愈合的材料具有挑战性。在这项研究中，构建了一个使用强弱氢键和二硫键的多重动态网络，得到具有交联网络结构并且可以实现低温自愈合、超韧、可再加工的生物基弹性体（PBES-U）。这种弹性体可以拉伸到原始长度的1100%，即使在低温条件下也具有高效的自愈合性能（-10 ℃，12 h，90%效率）。这些性能得益于弹性体较低的玻璃化转变温度（Tg）（低于-30 ℃），以及丰富的氢键和二硫键动态交换作用。重要的是，通过动态界面互锁工艺将弹性体作为正摩擦层组建了生物基TENG（LS-TENG）。结果表明，LS-TENG的功率密度可以达到令人印象深刻的12.2 mW/m2,输出电压高达160 V，并且低温自愈合后输出电压恢复率达到98%。另外，还开发了基于非接触式LS-TENG的监控系统，探究了其在未来战场感知、野生动物监测以及智能驾驶等领域有着巨大的应用潜力。
相关成果以题为“Bio-based Polyurethane Triboelectric Nanogenerator with Superior Low-Temperature Self-Healing Performance for Unmanned Surveillance”发表于Nano Energy。江南大学王宏博士为该论文的第一作者，江南大学马丕明教授为该论文的通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金(52373037, 52073123)，江苏省研究生科研与实践创新项目 (KYCX23_2457)以及中央高校基本科研业务费专项资助。
图1.a) PBES-U弹性体的合成，b) PBES-U弹性体低温自愈合演示，c) 基于LS-TENG的无人监测系统
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2024.110144
