近日，我院王学松教授，王升康博士课题组研究生刘明旭在基于摩擦纳米发电机的柔性自供电传感领域取得重要研究进展，相关研究成果以“Perfluorocarbon Chain-Ti3C2Tx MXene for Triboelectric Sensor”为题在国际著名期刊《Advanced Functional Materials》（IF: 19；中科院一区Top期刊）上以Research Article形式在线发表。
Ti3C2Tx MXene材料捕获负摩擦电荷的能力较弱，这严重限制了其作为摩擦电纳米发电机（TENGs）中电介质层填料的应用。本研究通过费歇尔酯化反应，以全氟辛酸（PFOA）的羧基为活性位点，将全氟碳链接枝到Ti3C2Tx MXene纳米片表面端基上，成功制备出氟化MXene纳米片（F-MXene），显著提升了其摩擦电荷捕获能力。将F-MXene纳米片作为电介质填料，与生物相容性Ecoflex硅橡胶复合后旋涂于导电银纤维电极上，构建出具有连续稳定输出性能的多功能摩擦电纳米发电机（FM-TENG）。在35°C、83%相对湿度的实际工况下，FM-TENG的电压输出较Ti3C2Tx MXene纳米片电介质填料TENG（SR-MXene TENG）提升146%，电流输出提高142%，电荷转移效率达179%，功率密度达到363 mW m−2。该自供电系统可应用于手部运动监测、字符识别及非接触式距离检测等领域。研究表明，通过全氟碳链修饰提升MXene纳米片的负摩擦电荷捕获能力，为增强负电荷捕获性能提供了新策略，从而实现摩擦电传感器的高效稳定运行。
全氟碳链接枝MXene（F-MXene）作为TENG介电层填料的合成路线及应用示意图
相关研究成果在国际著名期刊《Advanced Functional Materials》（IF：19；中科院一区Top期刊）上在线发表。江苏海洋大学环境与化学工程学院为论文的第一通讯单位，我院王学松教授为该论文的通讯作者，我院环境工程2024级研究生刘明旭为论文的第一作者。该研究工作的发表得到了国家重点能源项目资助。
论文信息：
Perfluorocarbon Chain-Ti3C2Tx MXene for Triboelectric Sensor
Mingxu Liu, Xuesong Wang,* Anqi Zha, Shengkang Wang, Yi Luo, and Qingqiang Sun*
Advanced Functional Materials
DOI：10.1002/adfm.202524341
原文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202524341
