王中林院士蒋涛青年钻研员团队AFM：变废为宝诈骗销毁一次性医用口罩开云电竞的TENG用于海浪能采集

　　近年来，因为呼吸道疾病的高发，人们对壮健防护尤其珍视，一次性医用口罩（DMM）的行使率依然很高。行使过的DMM被抛弃，最终成为塑料污染。目前塑料的接受举措苛重有机器接受、化学改性和化学降解。这些举措附加值低、能耗高、可控性差，多量的塑料污染物通过河道排入寰宇各地的海洋。2020年开云电竞，起码有15亿只口罩流入海洋开云电竞，加剧了海洋塑料题目，吃紧胁造着海洋生物、海洋微生物和海洋食物的太平。以是，必要一种有用的销毁DMM接受举措。对付守旧的塑料接受举措，没有斟酌DMM的组织和资料特质。实践上，DMM中的薄膜拥有很多奇特的机能，如精良的疏水性，大表表积，高表表电阻，精良的摩擦电机能和昭彰的静电电荷存储才能。这些特质与摩擦纳米发电机（TENG）的资料遴选准则相似。

　　目前，TENG已平常运用于征采分散式的低频高熵能源，独特是海洋海浪能（蓝色能源）的征采是最要紧的起色宗旨之一。然而，目前报道的大大都TENG苛重依赖于商场售卖或合成的聚集物摩擦资料，如聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚四氟乙烯等。这些TENG的创变本钱相对较高，正在行使寿命已毕时，其组件将被抛弃到境遇中，从而导致异常的污染挑拨。针对这些题目开云电竞，中国科学院北京纳米能源与体例探究所王中林院士、蒋涛青年探究员团队将销毁DMM以TENG的形势从头运用，并征采波浪能，正在处置塑料污染题目标同时，告竣干净和可再生能源的发电。该探究以“Triboelectric Nanogenerators Using Recycled Disposable Medical Masks for Water Wave Energy Harvesting”为题揭晓正在《 Advanced Functional Materials》杂志上，著作的第一作家是首都师范大学物理系梁茜。

　　作家特意针对销毁DMM，连合TENG身手提出了一种单纯有用的接受计划。起首，作家对DMM的各局限举办了拆解和分类开云电竞，并领会了各局限组织和资料的特征（图1）。DMM苛重部件是3层薄膜，由纤维造成，拥有较高的表表电阻和大的表表积，薄膜表表摩擦电负性较强，通过摩擦效力极易发生多量静电荷。

　　接下来，对接受薄膜的杀菌是要紧办法，作家采用了高压脉冲杀菌身手。高压脉冲杀菌身手是运用于流体食品杀菌的一种优秀身手，将其运用于DMM杀菌耗时短、耗能低，不会损害纤维组织，更要紧的是开云电竞，高电压正在杀菌的同时可能告竣薄膜的极化。作家计划了特意的高压脉冲杀菌体例，由3局限构成：高压源、高压脉冲模块以及收拾腔（图2）。以人体口腔中常见的金黄葡萄球菌为例，通过调控收拾参数，杀菌率最高到达91.8%，同时薄膜的表表电势巨细到达1.6 kV。

　　正在杀菌收拾的根柢上，作家探究了接受薄膜行为TENG摩擦层的运用潜力。以3层薄膜分袂修筑了4种形式的TENG基础单位，包罗接触-诀别形式、秤谌滑动形式、单电极形式和独立层形式，对照了它们的输出机能（图3）。

　　为了晋升接受薄膜的摩擦机能，作家采用了表表改性和薄膜减厚的举措。起首，采用了化学改性举措来调解薄膜表表的因素，实践上，DMM中的PP资料是一种非极性聚集物。遵循现有探究，含氟聚集物已被阐明是TENG最理思的负性摩擦资料，由于氟是电负性最强的元素。为了巩固薄膜的摩擦电负性，采用含氟聚集物1H, 1H, 2H, 2H-全氟辛基三氯硅烷（PFTS）行为表表改性剂，通过单纯的气相浸积法，可能正在PP膜表表造成匀称的PFTS层。PFTS分子与PP膜表表纤维的连合对照密切，保障了改性膜的精良不乱性。另一方面，作家运用液压机将薄膜的厚度减薄，DMM中的薄膜厚度约为150 μm，比TENG中平凡行使的摩擦层更厚。薄膜被液压机压平之后，其厚度降至50 μm，相应地，正在接触形态下，TENG的电容从0.147 nF扩大到0.704 nF。差别举措的晋升功效如图4所示医用口罩，低落厚度的举措功效更昭彰。

　　结果，作家计划了完好的TENG器件告竣海浪能的征采。器件由44个DMM创造而成，集体暴露立方体组织，DMM的资料接受率到达80.89%，器件重量的93.75%开头于接受资料。TENG器件正在海浪境遇下的功率密度为18.22 W m -3。演示了TENG器件驱动LCD显示屏和数码温度计的运用（图5）。

　　作家特意针对销毁DMM，连合TENG身手提出了一种单纯有用的接受计划。遵循DMM的资料和组织特征开云电竞，对各部件举办了拆卸和分类。计划并创造了一个高压脉冲杀菌体例收拾接受薄膜，正在最佳电压参数下，杀菌率到达91.8%，同时薄膜表表电位抬高到1.60 kV。将收拾后的薄膜运用为差别劳动形式基础TENG单位的介电层，还引入了表表改性和减幼厚度的举措来抬高接受薄膜的摩擦机能。结果，运用44个销毁DMM造备完好的TENG装备，接受率到达80.89%。正在海浪驱动下告竣了18.22 W m -3的峰值功率密度，并演示TENG为LCD屏幕和温度计供电的运用。正在此计划中，作家同时告竣了DMM的资料接受和海浪能的有用征采，这项劳动将轮回经济和新能源开采相连合，对碳中和拥有要紧意旨。

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　　院士领衔最新探究：中国人“低密度”最佳值—3.05、2.75和1.45！王中林院士蒋涛青年钻研员团队AFM：变废为宝诈骗销毁一次性医用口罩开云电竞的TENG用于海浪能采集

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