基于多孔弹性体的气固摩擦纳米发电机 （GS-TENG） 为自供电传感器的设计提供了一条有前途的途径。然而，GS-TENG 中低电力输出的内在限制可能会影响传感系统的准确性和灵敏度。
南洋理工大学Pooi See Lee课题组和东京大学Takao Someya课题组通过将粘合剂聚硅氧烷-二苯基乙肟-氨基甲酸酯 （PSDU） 弹性体与铁电（3,3-二氟环丁基铵）2CuCl4 [（DF-CBA）2CuCl4] 填料集成来开发一种多孔复合材料。PSDU 是一种本质摩擦负极材料，具有交替的软硬链段和超分子键，赋予复合材料优异的可压缩性、粘附力和自修复性。同时，掺入 （DF-CBA）2CuCl4 作为功能填料利用氢键网络的形成来增强电荷转移过程。这些填料通过电镀过程促进电荷积累，从而使功率输出提高，比基于 PSDU 的致密 GS-TENG 高 1400 倍以上。利用多孔聚（硅氧烷-二苯基乙肟-氨基甲酸酯）-钙钛矿 （PSDU-PK） GS-TENG 的多功能特性，手势/食物识别和双模式传感系统等应用已经得到证明，表明它们在可穿戴电子和智能农业中的潜力。
图1：PSDU 结构和氢键 PSDU-PK 系统示意图。
图3：多孔 PSDU-PK 基 GS-TENG 的工作机理。
图4：基于 PSDU-PK 的 GS-TENG 的电气性能。
图5：演示多孔 PSDU-PK GS-TENG 用于手势识别、机器学习支持的食物识别以及热量和压力的双模式传感。
作者通过将粘合剂 PSDU 基体与铁电 （DF-CBA）2CuCl4 填料相结合，我们开发了一种可拉伸且多孔的 PSDU-PK 复合材料，用于 GS-TENG 制造。它具有出色的拉伸性 （2100%）、可压缩性 （80%）、附着力（1.35 MPa 粘合强度）和自修复性能。此外，铁电体 （DF-CBA）2CuCl4 的掺入有助于加强内部氢键相互作用，从而改善电荷转移和捕获过程，同时也通过电极化过程促进电荷积累。与基于密集 PSDU 的器件相比，这导致了 1400 倍的显着电性能增强，达到 23.2 V、232.0 nA cm-2 和 74.4 nC，超过了大多数最先进的 GS-TENG。即使在承受切割损伤、极端拉伸和高达 50,000 次循环的长时间压缩测试后，它也能始终保持稳定的输出性能。鉴于这些优势，已经设计了各种多孔 PSDU-PK GS-TENG，展示了手势识别、机器学习支持的食品识别以及热和压双模传感方面的应用。这里介绍的器件引入了一种很有前途的设计策略，用于从气固相互作用中收集能量，为弹性和自供电传感系统提供了一条途径。
【参考文献】
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adq5778#abstract
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