通过亚纳米线和动态硼氧键的协同作用，实现弹性体中的多级能量耗散与多场景能量收集

摩擦纳米发电机（TENG）的机械性能与能量收集效率提升研究。通过协同GdOOH亚纳米线（SNWs）与动态硼氧键（B─O），构建PDMS-PBS-GdOOH（PPG）弹性体。其多级能量耗散机制包括氢键断裂、动态B─O键及金属配位键断裂、SNWs缠结与滑移。相比纯PDMS，PPG最大应变提升6.1倍，韧性提高37.6倍，抗冲击性能优异。SNWs使TENG开路电压和短路电流分别提升53倍和19倍，可实现人体运动、水滴及波浪的高效能量采集。亚纳米线协同动态键合显著提升聚合物机械与摩擦电性能。

摘要

由于传统摩擦电材料固有的脆性和有限的能量耗散能力，开发能够在多种场景下高效收集能量的耐用摩擦电纳米发电机（TENGs）仍然具有挑战性。通过GdOOH亚纳米线（SNWs）与动态硼氧（B─O）键的协同作用，设计出了一种由聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚硼硅氧烷（PBS）和GdOOH（PPG）组成的弹性体。在应力作用下，PPG的能量耗散过程分为多个阶段：i) 氢键断裂；ii) 动态B─O键和金属配位键断裂；iii) SNWs的缠结和滑动。与纯PDMS相比，PPG的最大应变提高了6.1倍，韧性提高了37.6倍，并且具有优异的抗冲击性能。此外，SNWs显著提升了TENG的摩擦电性能，其开路电压和短路电流分别比基于PDMS的器件高出53倍和19倍。这种TENG能够从人体运动、水滴和波浪中高效收集能量。研究表明，SNWs对聚合物的机械性能和摩擦电性能具有协同增强作用，为设计抗冲击材料和高性能TENG提供了新的思路。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。