新一代可穿戴电子产品在生物医学、个人健康监测等领域的快速发展，具有彻底改变人类未来生活方式的潜力尊龙人生就是博登陆尊龙人生就是博登陆。在改善功能电子产品鲁棒性的同时提高其可持续穿戴能力（小尺寸、轻量化和自供电性等），是推动上述变革的有效途径。基于接触起电和静电感应耦合机制的摩擦电式传感器尊龙人生就是博登陆，成为改变人类获取周围环境信息的高效工具尊龙人生就是博登陆。智能摩擦电式传感器在解决电子产品能源供给问题的同时，拓宽了材料的选择范围尊龙人生就是博登陆，以此将灵活赋予传感设备更多的特殊功能。这为通过定制轻质尊龙人生就是博登陆、坚固的摩擦电材料以协同提高可穿戴电子产品的鲁棒性和持续可穿戴能力提供了设计思路尊龙人生就是博登陆。

　　近日，王双飞院士团队聂双喜教授课题组基于“以患为利”的设计思想，制备了一种具有超高强度和多尺度结构的摩擦电气凝胶膜尊龙人生就是博登陆。“不利的”自加速效应帮助聚合物分子链之间形成多重氢键并快速出现凝胶化行为尊龙人生就是博登陆，迅速匹配的双氢键诱导纤维素纳米纤维与聚苯胺超分子在纳米空间内自组装出具有多尺度缠绕的凝胶结构尊龙人生就是博登陆，同时结合树叶仿生的增强机制，此气凝胶膜的拉伸强度提高至104 MPa尊龙人生就是博登陆。基于该气凝胶膜所构筑的可穿戴摩擦电传感器显示出良好的鲁棒性和超快的响应（48 ms）尊龙人生就是博登陆。该项成果以题为“Multiscale structural triboelectric aerogels enabled by self-assembly driven supramolecular winding”发表在最新一期自然指数期刊《Advanced Functional Materials》（IF=19.0）上。

　　图1. 摩擦电气凝胶的设计灵感。（a）自组装驱动超分子形成多尺度的缠绕结构尊龙人生就是博登陆尊龙人生就是博登陆。（b）气凝胶设计中自加速效应的合理利用尊龙人生就是博登陆。（c）展示了由气凝胶膜所构筑的摩擦电式微型传感器尊龙人生就是博登陆。（d）该传感器的可集成性尊龙人生就是博登陆、可穿戴性能以及有毒环境中的高鲁棒性。

　　图2. 摩擦电气凝胶膜的制备策略。（a）摩擦电气凝胶膜制备与组装过程。（b）气凝胶设计中自加速行为的具体化学原理尊龙人生就是博登陆尊龙人生就是博登陆尊龙人生就是博登陆。（c）气凝胶膜内部丰富的交叉缠绕结构（SEM图）。（d）凝胶化过程中PANI超分子对CNF的包裹（TEM图）。（e）摩擦电气凝胶膜的拉伸应力-应变曲线尊龙人生就是博登陆尊龙人生就是博登陆。（f）摩擦电气凝胶膜的增量孔隙分布和累积孔隙体积。

　　图3. 摩擦电气凝胶的结构演化。（a）纤维素二糖和苯胺的分子静电势（MEP）。（b）气凝胶在自组装驱动过程中不同状态涉及的反应尊龙人生就是博登陆。（c）PANI超分子在组装过程中形成的纳米级树杈状结构（TEM图）尊龙人生就是博登陆。（d）XRD图谱表征了结晶度的变化。（e）摩擦电气凝胶中主要元素的分布。（f）XPS全谱图显示出不同酸度条件下摩擦电气凝胶具有的不同掺杂度。（g-h）评估不同酸度摩擦电气凝胶的成分变化与电导率。

　　图4.气凝胶基摩擦电式传感器的性能尊龙人生就是博登陆。（a）摩擦电式传感器的结构组成尊龙人生就是博登陆。（b）传感器的自供电工作机制。（c）不同气凝胶的摩擦电性能对比。（d）气凝胶基摩擦电传感器的响应时间与恢复时间。（e-f）评估气凝胶基传感器的在不同负载下的输出与功率尊龙人生就是博登陆尊龙人生就是博登陆尊龙人生就是博登陆。（g）不同温度下传感器的响应特性。（h）不同频率下传感器的输出性能。（i）传感器的耐久性测试。（j）摩擦电传感器的集成化展示。

　　图5.传感器在有毒环境的多功能应用。（a）自供电传感器的多功能传感方案尊龙人生就是博登陆尊龙人生就是博登陆。（b）可穿戴传感器对有毒环境（NH3）中的响应机理尊龙人生就是博登陆尊龙人生就是博登陆。（c-d）可穿戴传感器通过摩尔斯密码实现人机交互。（e）传感器在低温状态下对不同浓度氨气的响应。（f）传感器对毒气环境的响应时间。（g）传感器对毒气环境的响应拟合曲线。（h）以及对不同有毒环境的识别尊龙人生就是博登陆。（i）可穿戴传感器通过蓝牙实现实时的信息交互尊龙人生就是博登陆。（j-k）传感器有毒环境中通过莫尔斯电码进行通信尊龙人生就是博登陆尊龙人生就是博登陆。

　　总之尊龙人生就是博登陆，这项工作通过对传统自由基聚合反应中“不利的”自加速效应进行合理控制，制备了一种具有多尺度缠绕结构的纤维素基摩擦电气凝胶，并基于此材料开发了一种用于有毒环境中的高鲁棒性自供电传感器尊龙人生就是博登陆。这种“以患为利”的有趣设计思想，为高性能气凝胶的简便制备提供了参考，以此构建的自供电传感器有望促进可穿戴产品在复杂环境中的进一步应用尊龙人生就是博登陆。

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