用于能量收集的柔性银微粒/MXene基薄膜
近年来，超薄柔性复合膜因其优异的延展性和潜在的通用性而受到广泛关注，当下的一个研究热点便是用于各种器件中的电源，用于能量输出时采集信号。它可以从环境中捕捉或转换不同类型的能源，适配不同条件下的需求。然而，这类能量收集薄膜（EHFs）的制备与应用仍然存在着诸多挑战。
通过逐层喷涂，并辅以热压工艺，设计并制备出了具有能量收集功能的柔性多层银微粒/MXene基复合薄膜。该工作通过调控热压工艺的压力与时间，实现了从分散银微粒（AgMPs）到连通导电银网络的建立。MXene层的引入进一步提升了薄膜的能量转化能力，并通过聚合物层的包覆，实现了其优异的性能稳定性与可循环性。AgMPs/MXene基薄膜具有出色的光/电热转化能力，此外，利用电荷极性的差异，该复合膜可改装成相应的纳米摩擦发电机（TENG），实现了从机械运动中获取电能，可以产生将近120伏特的电压输出，在实际应用中具有广泛的前景。
水性聚氨酯（WPU）是常见的柔性材料，加之填料层具有出色的电荷传输能力，所以经过简单的改装，MxAgy-EHFs多层膜可制备成单电极纳米摩擦发电机(STENG)。由于高聚物层的包覆，在水中浸泡一星期后，其开路电压并没有明显的下降，依旧维持在一个稳定的水平，这无疑扩展了STENG未来的应用前景。
基于MxAgy-EHFs改装的STENG可以满足对电容充电、点亮LED灯泡、驱动电子表、温度显示器等电子器件运作的实际应用。更重要的是，作者进一步地研究了单层及双层摩擦层情况下STENG的电输出能力的变化。研究发现当摩擦层增加到双倍之后，VOC有着接近三倍的增长。引起这种变化的原因可能是在WPU的上下两层同时发生了电荷的极化和积聚，从而引起了更显著的电位差，这一发现对于未来的进一步研究有着重要的启发意义。
以上相关成果以题为“Flexible Ag Microparticles/MXene Based Film for Energy-Harvesting”于近日发表在《Nano-Micro Letters》期刊上。论文第一学生作者为2019级硕士研究生贾云鹏，通讯作者为刘宪虎博士。上述研究工作得到了中科院纳米能源所潘曹峰研究员和田纳西大学郭占虎教授的指导和帮助。
原文链接： Flexible Ag Microparticles/MXenes Based Film for Energy-Harvesting, Nano-Micro Letters, 2021, 13, 201. https://doi.org/10.1007/s40820-021-00729-w.
