王中林院士蒋涛雷竞技RAYBET青年咨询员团队AFM：变废为宝操纵烧毁一次性医用口罩的TENG用于海浪能征求

　　近年来，因为呼吸道疾病的高发，人们对强健防护尤其偏重，一次性医用口罩（DMM）的操纵率仍旧很高。操纵过的DMM被甩掉，最终成为塑料污染。目前塑料的接纳措施要紧有呆板接纳、化学改性和化学降解。这些措施附加值低、能耗高雷竞技RAYBET、可控性差，豪爽的塑料污染物通过河道排入寰宇各地的海洋。2020年，起码有15亿只口罩流入海洋，加剧了海洋塑料题目，首要吓唬着海洋生物、海洋微生物和海洋食物的安然。因而，必要一种有用的抛弃DMM接纳措施。看待古板的塑料接纳措施，没有酌量DMM的组织和原料特质。实践上，DMM中的薄膜拥有很多特殊的功能，如精良的疏水性，大皮相积，高皮相电阻，精良的摩擦电功能和昭着的静电电荷存储才略。这些特质与摩擦纳米发电机（TENG）的原料拔取端正一律。

　　目前，TENG已通常使用于网罗分散式的低频高熵能源，卓殊是海洋海浪能（蓝色能源）的网罗是最紧张的成长目标之一。然而，目前报道的公共半TENG要紧依赖于墟市售卖或合成的集合物摩擦原料雷竞技RAYBET，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，正在操纵寿命已毕时，其组件将被甩掉处处境中，从而导致特此表污染挑拨。针对这些题目，中国科学院北京纳米能源与编造研商所王中林院士、蒋涛青年研商员团队将抛弃DMM以TENG的方法从头愚弄，并网罗波浪能，正在管理塑料污染题目标同时，完成明净和可再生能源的发电。该研商以“Triboelectric Nanogenerators Using Recycled Disposable Medical Masks for Water Wave Energy Harvesting”为题发布正在《 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。

　　作家特意针对抛弃DMM，连合TENG身手提出了一种纯洁有用的接纳计划。开始，作家对DMM的各片面举办了拆解和分类，并剖释了各片面组织和原料的特性（图1）。DMM要紧部件是3层薄膜，由纤维造成，拥有较高的皮相电阻和大的皮相积，薄膜皮相摩擦电负性较强，通过摩擦效用极易发生豪爽静电荷。

　　接下来雷竞技RAYBET，对接纳薄膜的杀菌是紧张举措，作家采用了高压脉冲杀菌身手。高压脉冲杀菌身手是使用于流体食品杀菌的一种先辈身手，将其使用于DMM杀菌耗时短、耗能低，不会破损纤维组织，更紧张的是，高电压正在杀菌的同时能够完成薄膜的极化雷竞技RAYBET。作家安排了特意的高压脉冲杀菌编造，由3片面构成：高压源、高压脉冲模块以及解决腔（图2）。以人体口腔中常见的金黄葡萄球菌为例，通过调控解决参数，杀菌率最高到达91.8%，同时薄膜的皮相电势巨细到达1.6 kV。

　　正在杀菌解决的基本上，作家探究了接纳薄膜动作TENG摩擦层的使用潜力。以3层薄膜辞别构修了4种形式的TENG基础单位，网罗接触-星散形式、程度滑动形式、单电极形式和独立层形式，比照了它们的输出功能（图3）。

　　为了擢升接纳薄膜的摩擦功能，作家采用了皮相改性和薄膜减厚的措施。开始，采用了化学改性措施来调度薄膜皮相的因素医用口罩，实践上，DMM中的PP原料是一种非极性集合物。按照现有研商，含氟集合物已被说明是TENG最理思的负性摩擦原料，由于氟是电负性最强的元素。为了巩固薄膜的摩擦电负性，采用含氟集合物1H, 1H, 2H, 2H-全氟辛基三氯硅烷（PFTS）动作皮相改性剂，通过纯洁的气相浸积法，能够正在PP膜皮相造成匀称的PFTS层。PFTS分子与PP膜皮相纤维的连合斗劲严紧，保障了改性膜的精良不乱性。另一方面，作家愚弄液压机将薄膜的厚度减薄，DMM中的薄膜厚度约为150 μm，比TENG中平常操纵的摩擦层更厚。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加多到0.704 nF。分歧措施的擢升后果如图4所示，低落厚度的措施后果更昭着。

　　最终，作家安排了完全的TENG器件完成海浪能的网罗。器件由44个DMM造造而成，全体展现立方体组织，DMM的原料接纳率到达80.89%，器件重量的93.75%起源于接纳原料雷竞技RAYBET。TENG器件正在海浪处境下的功率密度为18.22 W m -3。演示了TENG器件驱动LCD显示屏和数码温度计的使用（图5）。

　　作家特意针对抛弃DMM，连合TENG身手提出了一种纯洁有用的接纳计划。按照DMM的原料和组织特性，对各部件举办了拆卸和分类。安排并造造了一个高压脉冲杀菌编造解决接纳薄膜，正在最佳电压参数下，杀菌率到达91.8%，同时薄膜皮相电位提升到1.60 kV。将解决后的薄膜使用为分歧职业形式基础TENG单位的介电层，还引入了皮相改性和减幼厚度的措施来提升接纳薄膜的摩擦功能。最终，愚弄44个抛弃DMM造备完全的TENG装备，接纳率到达80.89%。正在海浪驱动下完成了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使用。正在此计划中，作家同时完成了DMM的原料接纳和海浪能的有用网罗，这项职业将轮回经济和新能源斥地相连合，对碳中和拥有紧张意思雷竞技RAYBET。

　　声明：仅代表作家部分观念，作家程度有限，如有不科学之处，请不才方留言郢正！王中林院士蒋涛雷竞技RAYBET青年咨询员团队AFM：变废为宝操纵烧毁一次性医用口罩的TENG用于海浪能征求

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