近日，光伏材料省重点实验室王新教授课题组在基于有机水凝胶电极的耐冻摩擦纳米发电机研究方面取得重要进展，以“Stretchable freezing-tolerant triboelectric nanogenerator and strain sensor based on transparent, long-term stable, and highly conductive gelatin-based organohydrogel” 为题发表在国际顶级期刊Nano Energy (影响因子：17.88)上，论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.106967 .
由于物联网、医疗监测等领域的快速发展，相比于传统刚性材料，导电水凝胶具有可拉伸性、制备过程简单、生物相容性好等优点，逐渐被应用于能源存储、可拉伸传感器、摩擦纳米发电机的电极等领域。然而，目前报道的水凝胶存在透明度低，易脱水、低温下结冰等缺点，不利于可穿戴应变传感器的实际应用和数据可视化发展。王新教授课题组利用简单的甘油/水二元溶剂浸泡的方法，制备了透明、可拉伸（300%）、长期稳定且高导电（1.6 S/m）的明胶/NaCl有机水凝胶（GNOH）作为工作电极，发展了低温耐冻摩擦纳米发电机和应力传感器。氢键和物理交联使得防冻导电水凝胶有自修复性，并具有可重塑性和可重复使用性。可穿戴应力传感器能够人体活动的量化监测。此外，利用甘油替换水凝胶中部分水分子，赋予了该有机水凝胶具有出色的长期稳定性和抗冻，NaCl的加入赋予了良好的电导性，并且基于该有机胶构建了可拉伸、耐低温的摩擦纳米发电机，在单电极模式下，具有良好的电学输出性能：420 V的开路电压, 12 mA的短路电流和0.8 W/m2的输出功率。同时，在240%的拉伸应变下和-20 ℃的极端温度下，该器件仍旧可以保持稳定的输出性能。另外，还成功开发了基于阵列GNOH的摩擦纳米发电机作为触摸面板与微控制器单元（MCU）组装的自供电计算器，实现人机交互（HMI）。这项工作拓展了可穿戴电子设备、医疗监测、生物力学能量采集和人机界面的应用。
该项研究得到了国家自然科学基金面上项目、河南大学“黄河学者”人才计划和河南大学“一流”学科经费的支持。河南大学为该论文独立署名单位，2019级硕士生吴敏同学为第一作者，王新教授为通讯作者。
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