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  對于即將到來的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）時代，大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)需要無線、可持續(xù)和獨立的運行模式。壓電納米發(fā)電機（PENG）是一種基于麥克斯韋位移電流收集機械能并直接感知外部機械刺激的新興能源技術(shù)，為各種自供電的感知系統(tǒng)提供了可行性。然而，聚合物固有的弱壓電效應(yīng)導(dǎo)致所制備的PENG 的壓電輸出低且信號不穩(wěn)定，這成為其在物聯(lián)網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的瓶頸。近年來，研究人員投入了大量精力開發(fā)具有改善壓電性能的聚合物 PENG，但受限于在狹窄的長度尺度內(nèi)有限的形態(tài)/結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)，仍遠(yuǎn)未達(dá)到所需的壓電性能。由于通常需要電極化后處理或結(jié)合靜電紡絲技術(shù)來實現(xiàn)更高的壓電輸出，這種高能耗或復(fù)雜的制備工藝限制了其規(guī)�；瘧�(yīng)用，同時潛在的電擊穿故障也限制了傳感設(shè)備的設(shè)計與應(yīng)用。迄今為止，具有高靈敏度和穩(wěn)定壓電輸出的聚合物 PENGs 的規(guī)�；苽淙匀皇且粋�極大的挑戰(zhàn)。

  近日，四川大學(xué)張新星教授團隊報道了一種非共價組裝介導(dǎo)的固相拉伸策略，用于制備無需電處理的具有多級各向異性結(jié)構(gòu)的高性能聚合物PENG。隨著甘氨酸改性二硫化鉬納米片的應(yīng)力誘導(dǎo)各向異性排列，2D納米片和聚偏二氟乙烯（PVDF）偶極子之間的強分子間相互作用和限制可以積極地誘導(dǎo)PVDF在有利的方向發(fā)生自極化β相變。得益于此，未經(jīng)額外電處理的納米復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的壓電性能（d₃₃=24.9 pC N ^-1）和強韌機械性能（拉伸強度為213.3 MPa，韌性為85.8 MJ m ^-3），遠(yuǎn)超大多數(shù)報道的聚合物壓電材料。利用這些優(yōu)勢，基于PENG的自供電生理傳感器顯示出高度敏感和穩(wěn)定的輸出信號，可滿足不同應(yīng)變大小的人體運動監(jiān)測要求。這項工作為各種能量收集設(shè)備和自供電傳感系統(tǒng)的大面積兼容和低能耗制造提供新路徑。

  對于有機/無機雜化體系，必須考慮界面形態(tài)工程和合理的結(jié)構(gòu)規(guī)劃，以實現(xiàn)材料的多級各向異性結(jié)構(gòu)（圖1）�；趫F隊前期研究工作（Adv. Mater. 2019, 1900042; ACS Nano 2020, 14, 7055; Nat. Commun 2021, 1291; Small 2022, 18, 2104048），在不同組分間引入動態(tài)非共價相互作用可改進材料的加工性和界面相容性。本研究采用兩親性甘氨酸作為穩(wěn)定劑將塊狀 MoS₂剝離成單層或少層 Gly-MoS₂納米片。MoS₂納米片上甘氨酸分子的原位共結(jié)晶在剝離過程中占主導(dǎo)地位，不僅賦予其激活的面外壓電性，而且賦予它們豐富的極性表面，有利于它們在聚合物基質(zhì)中的非共價組裝（圖2）。

  動態(tài)交聯(lián)界面的構(gòu)建為 PVDF 分子鏈和 Gly-MoS₂納米片在固相拉伸過程中的各向異性排列提供有效的鏈遷移率和驅(qū)動力，從而賦予所得納米復(fù)合材料具有顯著的機械增強（圖3）.

  上述工作近期以“Ultrarobust, Hierarchically Anisotropic Structured Piezoelectric Nanogenerators for Self-Powered Sensing”為題發(fā)表在《Nano Energy》上。論文第一作者為四川大學(xué)高分子研究所博士生黃鑫，通訊作者為高分子材料工程國家重點實驗室張新星教授，本研究工作得到國家自然科學(xué)基金（52173112、51873123），國家高層次人才特殊支持計劃青年項目和四川省杰出青年科學(xué)基金（2021JDJQ0017）資助支持。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107379