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　　中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室研究員王道愛團隊設計了一種基于氫鍵增強的聚乙烯醇（PVA）基TENG，并應用于醫(yī)用口罩領域（圖1），解決了傳統(tǒng)聚丙烯（PP）基醫(yī)用口罩長時間佩戴過程中口罩中間吸附層電荷耗散過快的問題。

　　PVA基中間吸附層材料富含的羥基官能團，可與呼出的水蒸氣分子自發(fā)形成氫鍵固定水分子，實現高濕度下摩擦起電能力的增強。同時，PVA材料優(yōu)異的電荷儲存性能可減緩電荷的耗散速率，并可通過拍打、摩擦等簡單易行的方式實現口罩自充電，延長有效使用壽命。

　　盡管PVA材料可作為性能優(yōu)異的耐濕型摩擦電正極材料，但較差的介電、耐磨損性能限制了PVA材料作為摩擦電材料的長期使用。基于此，該團隊與中國海洋大學教授陳守剛團隊合作，通過PVA與MXene材料的復合改性，設計了面向海洋濕熱苛刻環(huán)境的PVA-PVDF基摩擦電器件。得益于MXene表面的親水性基團及其在PVA基質中的平行層狀分布，提高了PVA的耐濕性、耐磨性和介電性能，在海洋防污性能方面展現出優(yōu)異的性能（圖2）。該工作為惡劣海洋環(huán)境下摩擦電材料耐濕設計和自供電環(huán)境治理提供了新的思路。相關研究成果發(fā)表在《今日納米材料》（Materials Today Nano）上。

　　純PVA材料的吸水速度慢、抗膨脹性差的特性，限制了PVA基TENG在高濕環(huán)境下的機械穩(wěn)定性和滲透性能。科研團隊設計制備出聚丙烯腈/聚乙烯醇-氯化鈣（PAN/PVA-CaCl2）復合薄膜（圖3），提高了PVA在高濕度下的吸水和抗膨脹性能、機械力學性能和摩擦學性能。此外，使用該材料組裝的TENG器件應用于海水淡化，能耗為0.19 kWh m-3，低于傳統(tǒng)直流電源供電的海水淡化，有望為利用風能、波浪能等藍色能源原位實現海水淡化提供可行且有效的方法。

　　相關研究成果以Humidity-Resistant Triboelectric Nanogenerator Based on a Swelling-Resistant and Antiwear PAN/PVA-CaCl2 Composite Film for Seawater Desalination為題，發(fā)表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）上。研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項和甘肅省科技重大專項等的支持。

圖1. PVA基耐濕、自充電口罩的結構設計與微觀形貌

圖2. MXene-PVA復合薄膜材料的制備及在海洋防污領域的應用

圖3. 耐溶脹抗磨PAN/PVA-CaCl2復合膜基耐濕TENG用于海水淡化