瞬态电子学可以通过电化学、机械或化学过程完全或部分溶解、可降解和可分解，以一种允许设备存在一段受控时间的形式存在。这导致了平衡生物/生态学和电子学的新应用领域的出现，例如很少或没有废物的可生物降解生态装置；没有残留问题的医疗电子设备，手术时不需要拆卸。在瞬态电子器件显示出巨大应用潜力的同时，匹配瞬态特性的能量器件也成为该领域的研究热点之一，因为合适的能量供应是瞬态电子器件正常工作的重要保证。报道的瞬态能量装置包括电池、电容器和能量收集器，如光伏、压电装置、摩擦电纳米发电机。其中，可降解摩擦电纳米发电机（TENGs）以其超低功耗、超低成本、材料选择广泛、加工灵活性高、灵敏度高等独特优势显示出越来越大的应用潜力。
材料是TENG的重要组成部分。材料的特性，如表面微观结构、摩擦电性能和力学性能等，直接影响到TENG的性能和应用。壳聚糖、蛋清等可生物降解摩擦电材料具有良好的生物相容性和成膜性能，但其力学性能不佳。聚乙烯醇（PVA）具有优良的生物相容性、易于加工和良好的力学性能，是目前最常用的可降解摩擦电材料之一。然而，PVA对水非常敏感，即使是轻微的水分也会在短时间内引起装置的二次膨胀和变形，导致整个装置迅速失效。这对其植入式应用非常不利。
基于BF-PVA多孔膜的Mg电极摩擦电膜示意图（图源自Advanced Science ）
为了克服PVA的水敏感性问题，研究人员采用冻融法制备了PVA气凝胶。通过冻融循环，PVA分子链相互缠绕，增加了材料的结晶度，从而提高了材料的抗膨胀性。然而，这种方法使PVA材料更脆，更不坚韧，使其不适合作为电子设备的基础材料。因此，如何获得既具有抗膨胀性又具有机械韧性的可降解PVA摩擦电材料已成为一个有趣而重要的问题，对柔性可降解植入式TENG材料的构建具有重要价值。气凝胶经常面临结构脆弱的问题，其他研究小组也改善了这个问题。
基于此，研究提出了一种将生物大分子（β-乳球蛋白原纤维）引入PVA多孔膜刚性骨架的增韧策略。β-乳球蛋白原纤维（BF）的引入，通过与PVA骨架形成宏观的机械联锁和微观的化学键合，可以显著提高原有PVA凝胶网络的机械强度和柔韧性。与纯PVA多孔膜相比，BF-PVA的断裂强度提高了8倍（1.92~15.48 J），柔韧性提高了4倍（10.956~39.36 MPa）。同时，BF-PVA多孔膜完美地保留了原有的抗膨胀性能和生物相容性。此外，在相对摩擦电输出性能测试中，BF-PVA多孔膜的电输出比未改性的PVA提高了近5倍（从45 V提高到203 V），这可以归因于BF额外提供了丰富的带电基团以及气凝胶丰富的孔隙结构。此外，利用上述BF-PVA多孔膜，研究设计了一种可生物降解的TENG （bi-TENG）作为植入式肌肉活动传感器。成功实现了神经肌肉调节过程的实时动态监测，可在未来进一步用于神经损伤后修复效果的监测。
参考消息：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202409914
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