【文献解读】广西大学聂双喜教授课题组Nano Energy：纤维素表面功能化调控摩擦纳米发电机电荷密度

如今, 用于摩擦纳米发电机（TENG）的大部分摩擦材料的研究都集中在不可再生的合成聚合物，但尚未详细开展通过化学修饰表面来调控天然材料摩擦电荷密度的基础研究。纤维素广泛存在于大多数植物中，是一种来源丰富、可自然再生、可生物降解的优质天然高分子材料。同时，纤维素表面富含羟基，利用羟基进行化学反应，可以在纤维素分子上引入一些官能团，在调节摩擦极性和改善物理性能方面具有绝对优势。

针对以上问题，聂双喜教授课题组通过对纤维素纳米纤维（CNFs）表面功能化处理来调控电荷密度，使用多种不同的官能团修饰CNFs，系统详细的研究了经过处理的CNFs在接触起电过程中电荷密度的变化，拓展了纤维素的应用潜力。此外，提出了一个相对系统和改进的机理，以阐明化学修饰CNFs表面对接触起电时电子转移的影响。这项工作为分子表面化学修饰以调控摩擦电荷密度的系统研究提供了指导。

纤维素表面功能化调控TENG电荷密度的示意图。

通过引入端基不同的硅烷对纤维素表面进行修饰， 纤维素表面化学成分发生变化，表现出不同的极性。将修饰后的CNFs分别与氟化乙烯丙烯共聚物（FEP）薄膜接触分离，有效地调控了电荷密度。

该研究成果以“Chemically tailored molecular surface modification of cellulose nanofibrils for manipulating the charge density of triboelectric nanogenerators” 为题在线发表在《Nano Energy》期刊上。论文第一作者是2019级硕士研究生刘艳华，聂双喜教授为该工作的通讯作者，该工作得到了国家自然科学基金面上项目、广西自然科学基金重点项目的资助。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106369

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