導讀貼在手機上，手指在屏幕上滑動就能給手機充電，穿在身上，衣服動一下或者皺一下，就能夠發(fā)電，老人擁有它，在遇到緊急情況還能自己發(fā)出求救信息……說了這么多，大多數(shù)....

貼在手機上，手指在屏幕上滑動就能給手機充電，穿在身上，衣服動一下或者皺一下，就能夠發(fā)電，老人擁有它，在遇到緊急情況還能自己發(fā)出求救信息……說了這么多，大多數(shù)人的反應估計是：怎么可能，小編凈瞎說！但小編想說的是，在電子科技大學這就是可能！

近日，電子科技大學電子科學與工程學院張曉升教授課題組做出了讓人驚喜的成果：以編織物為器件基底材料，竟然可以把“衣服”做成“納米發(fā)電機”，穿在身上動一下、皺一下都能發(fā)電，而且這種“衣服”穿起來很舒適。

眾所周知，人體是一個巨大的能量寶庫，吃飯、走路、伸懶腰、刷手機都會產(chǎn)生機械能和熱能，如果把這些能量收集起來，那將會產(chǎn)生很多積極的作用。張曉升教授說：“如今，我們把納米能量采集器件做成衣服，這個夢想終于成了現(xiàn)實，而且發(fā)展?jié)摿κ挚捎^！”

突破致命弱點，讓這種衣服柔軟絲滑

“可穿戴設備”是一個誘人的新興研究領(lǐng)域,但是目前常用的所謂柔性納米基底材料存在一個致命的缺點：依然比較硬，與實際用戶體驗需求存在很大差距，能量采集的效果與器件穿戴的舒適性之間存在著很大的矛盾，很難兼顧。

而蠶絲以其質(zhì)輕而細長、柔軟而滑爽，穿在身上舒適透氣，而且純天然、可降解、對人體無害的特性，顯然是絕佳的選擇。材料學家把蠶絲蛋白溶液涂抹到材料上，干了以后取下來，便可得到一張張薄膜，然后根據(jù)需求可以任意裁切成各種形狀。這種薄膜完全透明，十分輕巧且富有韌性。以此為基底制作納米發(fā)電機，根本不怕折，甚至可以揉搓。

貼在手機上就可以直接發(fā)電

據(jù)介紹，如果做成單面的納米發(fā)電薄膜貼到手機屏幕上，手指滑動屏幕時就可以發(fā)電。更神奇的是，“即便把手機放在口袋里，屏幕和衣服之間的摩擦也能產(chǎn)生很可觀的電量”。

當然，張曉升教授團隊并不會滿足于此。蠶絲蛋白既然可以做成薄膜，當然也可以切成絲線。他們干脆把蠶絲蛋白制成納米線，然后與一種壓電纖維——聚偏氟乙烯（PVDF）納米纖維一起織成了“布”，構(gòu)成了可穿戴摩擦-壓電復合納米發(fā)電機，做成了可以發(fā)電的“衣服”。 這是國際穿戴式納米發(fā)電機研究的又一里程碑。

創(chuàng)造性思路，讓發(fā)電更加持續(xù)

張曉升教授團隊通過對器件工作機理的深入理論分析，優(yōu)化了摩擦電和壓電的相互關(guān)系，研制了“摩擦-壓電復合納米發(fā)電機”，得到相互增強的輸出性能。該發(fā)電機具有兩種工作模式——分離模式和集成模式。實驗表明，在分離模式中，其最高的輸出電壓、電流和功率分別達到500V、12μA和0.31mW/cm2；在集成模式時，它可以穿在身上，對人體不同的動作輸出不同的電信號，達到人體動作識別的目的。

老人穿上，緊急情況還會自己發(fā)出求救信號

經(jīng)過深入研究，張曉升教授團隊可以根據(jù)電流的變化，檢測引起摩擦或壓力變化的各種物理量，包括加速度、溫度、濕度等等。為了更加通俗地向別人介紹這種發(fā)電機的妙處，他們制作了一個能夠識別人體動作的裝置。

“人的不同動作、不同強度的運動，可以產(chǎn)生不同的電信號。比如說，不小心摔倒時，電壓、電流等輸出就會猛然增大。我們根據(jù)這個變化，就可以判斷有人摔倒了。”張曉升教授說，許多老年人在摔倒后很難有效求救，但如果穿上這種“衣服”，子女可以通過APP及時收到“求救”信號。

看完張曉升教授團隊的研究成果，相信很多人都覺得不可思議，但張曉升教授卻說自己的研究目前只是是“拋磚引玉”，他說：“目前團隊正在基礎(chǔ)理論研究方面下大功夫，同時兼顧應用研究。只要把原理搞清楚，就會為未來的產(chǎn)業(yè)應用研究鋪平道路，也希望更多學者能夠加入。”

延伸閱讀：

1、目前，他們與東華大學張青紅教授課題組、瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院Juergen Brugger教授課題組合作提出了一種織物基可穿戴摩擦-壓電復合納米發(fā)電機（TPNG），不僅具有優(yōu)良的輸出性能，還能夠?qū)θ梭w動作實現(xiàn)主動式檢測。相關(guān)研究成果以“All-fiber hybrid piezoelectric-enhanced triboelectric nanogenerator for wearable gesture monitoring”為題，已發(fā)表于納米科學技術(shù)領(lǐng)域重要期刊Nano Energy (影響因子12.343)上，張曉升教授為論文共同通訊作者。

2、張曉升教授，2014年于北京大學取得博士學位，2007年和2010年于電子科技大學分別取得學士學位和碩士學位。曾任職于瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(EPFL，QS 2017全球綜合排名第14位)任研究科學家(Research Scientist)，并曾任日本東京大學(The University of Tokyo，QS 2017全球綜合排名第34位)助理研究員(外國人恊力研究員)。2017 年 11 月受聘于電子科技大學“百人計劃”特聘教授崗位。入選IEEE旗艦期刊IEEE Transactions on Nanotechnology [IF=2.485] 編委會任Associate Editor，任IEEE NEMS 2017&2018技術(shù)委員會委員及分會主席。累計獲得中國電子學會優(yōu)秀博士學位論文、北京大學優(yōu)秀博士學位論文、日內(nèi)瓦發(fā)明展金獎等學術(shù)榮譽和獎勵20余項。受邀擔任Nat. Commun., ACS Nano, Adv. Energy Mater., Nano Energy等20多個國際重要學術(shù)期刊的審稿人。

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部分素材來自電子科技大學官微