新聞網(wǎng)訊 在傳統(tǒng)物理學(xué)中，水一直被當(dāng)作理想導(dǎo)體，事實(shí)上基于水溶液電學(xué)效應(yīng)的設(shè)計，如水系電池和水系超級電容器等已經(jīng)被證明能夠在能源及可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響。近期，物理科學(xué)學(xué)院王曉雄教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，基于兩水溶液相分離原理的ATPS系統(tǒng)在接觸分離時能夠產(chǎn)生可觀的電荷轉(zhuǎn)移，且該效應(yīng)可以被設(shè)計成液-液納米發(fā)電機(jī)。相關(guān)新近工作發(fā)表于國際頂級期刊Nature Communications | (2022) 13:5316，題為Liquid-liquid triboelectric nanogenerator based on the immiscible interface of an aqueous two-phase system。論文第一作者為物理科學(xué)學(xué)院碩士生路葉和江龍龍，青島大學(xué)為唯一通訊作者單位。
潮濕環(huán)境很少存在靜電。然而通過配制一定濃度的聚乙二醇（PEG）和葡聚糖（DEX）水溶液，就可以讓兩滴水溶液不再互相融合而是能夠?qū)崿F(xiàn)接觸-分離，而接觸分離的同時兩水滴也都帶了電。
在這一研究過程中有兩個核心要素需要考慮，第一要素是兩個水溶液液滴是否能夠?qū)崿F(xiàn)有效的接觸分離，在研究過程中發(fā)現(xiàn)部分材料出現(xiàn)了明顯的接觸相融或者沉淀等現(xiàn)象，這就阻礙了對應(yīng)納米發(fā)電機(jī)的設(shè)計；而第二個要素就是接觸起電量大小，在這一效果評估上，PEG-DEX溶液對表現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢。考慮到這一體系代表的相分離效應(yīng)被認(rèn)為對于解釋生命起源具有重要價值，這就意味著，除了太陽能之外，原始生命物質(zhì)又多了一種能夠利用的簡單能量形式，從而為原始生命物質(zhì)組裝過程中的逆熵現(xiàn)象提供了可能的能量源。
該工作得到了國家自然科學(xué)基金、山東省青創(chuàng)團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目資助，受到了青島大學(xué)威海創(chuàng)新研究院、青島大學(xué)生物多糖纖維成型與生態(tài)紡織國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目及測試服務(wù)支持，并由青島大學(xué)藥學(xué)院、物理科學(xué)學(xué)院及山東省高校海洋觀測與寬帶通信技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心提供了人才、空間、設(shè)備和經(jīng)費(fèi)支持，這些支持有力地促進(jìn)了青年人才培養(yǎng)發(fā)展和基于青島大學(xué)重點(diǎn)發(fā)展學(xué)科的方向凝煉。
團(tuán)隊(duì)近年來還建立了柔性功能陶瓷纖維特色研究方向，基于功能氧化物陶瓷的維度降低實(shí)現(xiàn)了鐵電及發(fā)光陶瓷材料的柔性化設(shè)計，改變了這些陶瓷在傳統(tǒng)意義上的脆性特質(zhì)，目前正著力攻克纖維基材料復(fù)雜力學(xué)性能的分析及可靠描述構(gòu)建?；谶@些柔性陶瓷材料，確定了柔性鈦酸鋇具有良好的壓電催化效果[J. Mater. Chem. A, 2020, 8,22745]，而柔性鋯鈦酸鉛具有良好的超聲吸附效果[J. Euro. Ceram. Soc., 2021, 41, 7630-7638]，此外還發(fā)現(xiàn)了燒結(jié)溫度變化對于發(fā)光和柔性優(yōu)化的矛盾[Ceram. Int., 2021, 47, 31329-31336]，并使用鋁基氧化物基質(zhì)對這一矛盾進(jìn)行了初步解決[J. Mater. Chem. C, 2022,10, 7594-7603]。
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