Nb₄C₃Tₓ/细菌纤维素复合材料

高强导电兼具热电摩擦电

一种通过氢键自组装构筑的三维网络复合材料，同时集成了高强度与多模态自供电传感能力，可用于构建材料与温度识别系统。

翁明岑 · Yihan, Qiu · Zhou, Jiahao · Haihang, Feng · Nuozhou, Yi · Yue, Zuo · Jinye, Chen · Zhou, Peidi · You, Minghua · 郭巧杭 · Liying, Zhou · 陈华民 · 郑婵

Chemical Engineering Journal 2025

具体参数

断裂应力

44.8 MPa

杨氏模量

1.91 GPa

电导率

7.1 S m⁻¹

塞贝克系数

-7.83 μV K⁻¹

摩擦纳米发电机输出电压

64 V

摩擦纳米发电机功率密度

2.85 mW m⁻²

技术优势

强度大幅提升

丰富的氢键形成的三维网络赋予复合材料44.8 MPa的断裂应力，远高于纯细菌纤维素薄膜，使其能承受实际使用中的机械载荷。

高导电

复合材料的电导率达到7.1 S m⁻¹，足以作为自供电传感器中的电极和导电网络，保证信号的有效传输。

兼具热电和摩擦电

材料同时表现出−7.83 μV K⁻¹的塞贝克系数和摩擦电输出64 V、2.85 mW m⁻²，可用于从温度和机械刺激中收集能量，无需外部电源。

可识别材料和温度

结合多层感知器神经网络，该复合材料制备的自供电书写板和识别系统能同时感知动态刺激、温度变化和表面材料特性，无需外部电源即可实现多功能传感。

应用场景

• 自供电柔性传感器：利用热电和摩擦电效应将环境能量转为电信号，无需外部电源即可实现柔性自供电传感。
• 呼吸监测传感器：基于温度变化引起的自供电信号，可检测呼吸引起的温度波动，适用于呼吸监测。
• 电子皮肤：柔性高强且多模态传感能力可模拟皮肤感知压力、温度和材质，用于电子皮肤。
• 智能机器人触觉：同时检测动态刺激和表面材质，结合神经网络可让机器人拥有触觉识别能力。
• 多模态生化传感：多模态自供电传感器可同时感知温度、压力和材质变化，适用于复杂环境下的多参数生化传感。