近日，我院 “結構熱力學與微納化工”課題組在特種橡膠的研制與應用方面取得突破，研究成果以“Special Rubber with Excellent Mechanical Strength, Environmental Stability, and Electrical Conductivity for Accordion-Structured High-Performance Triboelectric Nanogenerators”為題發表在國際頂級學術期刊Advanced Functional Materials上。論文第一作者為我院高偉副教授，通訊作者為李澤權助理教授，太阳成集团是唯一通訊單位。該工作得到化學化工學院趙雙良教授和徐傳輝教授的大力支持。
特種橡膠是一種具有優異機械性能、環境穩定性的彈性體材料，它被廣泛應用于柔性電子器件等領域，目前已經有橡膠被用作納米摩擦發電機(TENG)的摩擦層進而将機械性能轉換為電能。然而，目前報道的橡膠仍然無法兼具優異的機械性能和環境穩定性，這限制了橡膠在柔性電子器件領域的應用。為解決這一問題，我院 “結構熱力學與微納化工”課題組提出了“多重交聯”的策略，制備出兼具優異機械性能、環境穩定性和導電性能的特種導電橡膠HAEC7-T，并将其制備成橡膠基摩擦納米發電機。
受到肌原纖維蛋白的多重交聯網絡的啟發，課題組以羧基丁腈橡膠(XNBR)為基體，在不使用硫磺硫化的前提條件下，構建由共價交聯和非共價交聯組成的氫化丁腈橡膠分子網絡，制備了具有高氫化度(99%)、多重交聯網絡的特種橡膠HAE-T，機械強度提升100倍，交聯密度提升1444倍。相對于近期報道的橡膠，HAE-T的機械性能處于領先的水平，兼具優異的環境穩定性，可以抵抗紫外光、臭氧、酸堿、有機溶劑的侵蝕。基于此，引入CNT構造均勻且連續的導電網絡，制備成特種導電橡膠HAEC7-T，并将其制備為摩擦納米發電機RECE-TENG。RECE-TENG在惡劣環境中仍然可以表現出穩定且優異的摩擦電輸出性能。本研究為高性能橡膠基電子導電彈性體的制備開辟了新的途徑，為制備出高輸出性能且在惡劣條件下穩定工作的TENG提供了新的思路，有利于能源的收集與應用，促進了能源的可持續發展。
本研究工作得到了國家自然科學基金(22308065)、廣西科技重大專項(2023AA24001)、廣西重大專項 (AA23073019)項目的資助。
論文連接：https://doi.org/10.1002/adfm.202425366
結構熱力學與微納化工課題組鍊接：http://microcheme.cn/
一審一校：高偉、劉娜
二審二校：王欣鵬
三審三校：沈大強、周大淇
