如今, 用于摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）的大部分摩擦材料的研究都集中在不可再生的合成聚合物，但尚未詳細(xì)開(kāi)展通過(guò)化學(xué)修飾表面來(lái)調(diào)控天然材料摩擦電荷密度的基礎(chǔ)研究。纖維素廣泛存在于大多數(shù)植物中，是一種來(lái)源豐富、可自然再生、可生物降解的優(yōu)質(zhì)天然高分子材料。同時(shí)，纖維素表面富含羥基，利用羥基進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，可以在纖維素分子上引入一些官能團(tuán)，在調(diào)節(jié)摩擦極性和改善物理性能方面具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
針對(duì)以上問(wèn)題，2019級(jí)碩士生劉艷華通過(guò)對(duì)纖維素納米纖維（CNFs）表面功能化處理來(lái)調(diào)控電荷密度，使用多種不同的官能團(tuán)修飾CNFs，系統(tǒng)詳細(xì)的研究了經(jīng)過(guò)處理的CNFs在接觸起電過(guò)程中電荷密度的變化，拓展了纖維素的應(yīng)用潛力。此外，提出了一個(gè)相對(duì)系統(tǒng)和改進(jìn)的機(jī)理，以闡明化學(xué)修飾CNFs表面對(duì)接觸起電時(shí)電子轉(zhuǎn)移的影響。這項(xiàng)工作為分子表面化學(xué)修飾以調(diào)控摩擦電荷密度的系統(tǒng)研究提供了指導(dǎo)。
通過(guò)引入端基不同的硅烷對(duì)纖維素表面進(jìn)行修飾， 纖維素表面化學(xué)成分發(fā)生變化，表現(xiàn)出不同的極性。將修飾后的CNFs分別與氟化乙烯丙烯共聚物（FEP）薄膜接觸分離，有效地調(diào)控了電荷密度。
研究成果以“Chemically tailored molecular surface modification of cellulose nanofibrils for manipulating the charge density of triboelectric nanogenerators” 為題在線發(fā)表在《Nano Energy》期刊上。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、廣西自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助。