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作者：Xin Wang, Huancheng Huang, Fanchao Yu, Pinle Zhang, Xinliang Liu

发表时间：15 Oct 2024

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摩擦纳米发电机（TENGs）是目前最有前途的能量收集方法之一。纤维素基摩擦纳米发电机具有灵活性、可再生性和可降解性。然而，纤维素的易燃性使其无法在明火环境中使用。本研究通过纤维素分子的羟基离子化来调整纤维素的晶格，并引入Na⁺来增强纤维素纳米纤维（CNFs）的阻燃性。实验结果表明，随着Na⁺的引入，纤维素分子间的氢键量增加，极限氧指数（LOI）达到36.4%；纤维素的晶格间距从0.276 nm增加到0.286 nm，晶格结构的变化暴露了更多的羟基，从而改变了纤维素的极性。纤维的表面电位从239 mV上升到323 mV，最大开路电压为25 V cm^-2，短路电流为2.1 μA，输出功率密度为4.56 μW﹒cm^-2。与纤维素纳米纤维相比，输出电压、电流和转移电荷分别增加了96.8%、517%和23%，并且在循环运作过程中表现出良好的稳定性和可靠性。这项研究为提高纤维素基摩擦纳米发电机的性能提供了一种有价值的策略。

引用格式：Xin Wang, Huancheng Huang, Fanchao Yu, Pinle Zhang, Xinliang Liu. Flame-retardancy cellulosic triboelectric materials enabled by hydroxyl ionization. Front. Chem. Sci. Eng., 2024, 18(10): 113

作者及团队介绍

王鑫（第一作者）现为广西大学硕士研究生，主要研究方向包括先进纤维素材料的高值化利用和木纤维材料摩擦电性能的开发与应用。

刘新亮（通讯作者）广西大学轻工与食品工程学院副教授，CTAPI研究员。他的研究兴趣包括基于纤维素的压电和摩擦电能量收集器，纤维素介电材料，清洁化制浆造纸新技术与污染控制等领域。曾获明升中国轻工业联合会技术发明一等奖、广西科技进步一等奖等科技奖励。共承担国家级、省部级项目10余项，发表论文50余篇。

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