[背景概要]
造纸工业是一个能源密集型产业。为了降低造纸工业的能源需求，迫切需要造纸工业的技术和装备体系向高端化和绿色化发展。造纸工业中存在大量的液固摩擦，如液体或纸浆悬浮液与固体之间的摩擦，纤维素与液体之间的摩擦，这些摩擦深深地影响着造纸工业的生产和纸张质量。收集、转化和有效利用液固摩擦起电的能量，将降低造纸工业的能源需求，满足碳中和的要求。液固摩擦纳米发电机能够以简单的方式从不同的水环境中获取机械能，并将其转化为电能。此外，由摩擦起电引起的许多影响在我们的生活或造纸工业中是不受欢迎的(引起细小纤维的积聚、污染物的沉积等。).因此，了解控制摩擦起电材料的基本策略和方法是非常必要的，这不仅为有意义的能量收集和应用提供了增强液固摩擦起电效应的思路，也为在一些特殊应用场景下削弱液固摩擦起电效应提供了依据。
[结果介绍]
鉴于此，广西大学王双飞院士聂双喜教授课题组系统综述了液体性质和固体性质对液固界面相互作用和界面间双电层的影响，为进一步研究和理解胶体科学和造纸配料表面化学奠定了基础。同时综述了液体动能收集与转换的研究进展，为持续高效的湿部化学测控系统的应用奠定了基础。相关研究成果名为“用于液体能量收获和新兴应用的先进摩擦电材料”，发表在《今日材料》杂志上。论文第一作者为2020级博士生蔡和，通讯作者为聂双喜教授。广西大学是唯一完成的单位。
[内容详情]
改善材料的摩擦电性能。
虽然有很多方法可以通过控制材料的摩擦电性质来控制液-固摩擦起电，但结果往往需要更多的发展。各种影响因素的存在增加了控制难度。对于化学功能化，可以通过添加纳米结构或重组官能团来改变材料的疏水性；此外，在液固摩擦起电过程中，固体的表面电荷密度对输出性能起着重要作用。更高的表面电荷密度可以获得更高的输出性能。通过引入官能团、电荷等化学功能化方法，可以有效增加固体的表面电荷密度，从而改变固体材料的摩擦电性质，最终改善液-固材料的摩擦起电。此外，改善液体材料的摩擦电性能是L-S Teng成功开发的另一个关键方面。研究离子类型、离子浓度、液体pH值、介电常数、极性、液体类型、粘度、表面张力等系统液体材料性质对液-固摩擦带电过程的影响具有重要意义。
材料的摩擦电性能减弱
减弱液固摩擦起电可以从减少液体和固体之间电子转移数量的角度考虑。一方面，液固摩擦起电也会造成严重的不良后果。当静电荷积累到一定程度，就会发生放电，导致安全事故。特别是对于易燃液体的输送，如石油、柴油等，需要减少它们与管道或储罐之间的电子传输。首先，通过化学反应引入官能团，从避免电荷产生的角度出发，可以降低材料的摩擦电性能。值得注意的是，液-固界面接触是电荷形成的关键因素。如果水能够停留在固体表面，就会屏蔽更多的电荷，从而大大降低腾的输出性能。在许多研究中，化学方法如亲水聚合物、导电材料、自由基清除剂等。已经被用于处理固体材料的表面，并且已经证明它可以大大减少由摩擦带产生的电荷。
图1通过液-固摩擦控制带电的化学功能化策略。
图2液固摩擦纳米发电机的发展。
[总结与展望]
本文系统介绍了近年来利用化学功能化技术控制材料摩擦电性能的研究进展。重点介绍了一系列化学功能化策略，特别是对液体材料的控制策略。通过改变材料的表面结构和组成，材料的摩擦电性能得到增强或减弱。同时，对化学功能化控制的摩擦电材料的应用领域进行了讨论和总结。虽然近年来在这一领域取得了快速和有希望的进展，但在未来有效和简化的策略来控制材料的摩擦电性能仍然存在一些挑战。本文从机理、材料、应用范围等方面分析和讨论了化学功能化技术在固体表面改性和液体材料改性中面临的问题和挑战。展望了摩擦电材料控制和应用的未来研究突破。
蔡，，，，，王双飞，聂双喜，用于液体能量收集和新兴应用的先进摩擦电材料，今日材料，
作者信息
蔡，博士研究生。
蔡是广西大学王双飞院士聂双喜教授研究组2020级博士生。他的主要兴趣是基于造纸湿部化学的接触电气化和能量收集。
罗斌，博士生。
罗斌是广西大学王双飞院士聂双喜教授研究组的2020级博士生。他的主要兴趣是基于造纸湿部化学的接触电气化和能量收集。
聂双喜，广西大学教授，博士生导师。
“国家技术发明奖”和“霍英东青年教师奖”获得者。长期致力于纸浆清洁漂白的基础研究，在二氧化氯漂白领域取得了一系列重要成果。五年来主持省部级项目5项，其中国家自然基金面上项目1项，区域基金1项，广西自然基金重点项目1项，青年基金1项。第一/通讯作者在《今日材料》、《先进功能材料》、《ACS纳米》、《纳米能源》等期刊发表SCI论文47篇。，其中SCI区论文34篇，影响因子15.0以上论文8篇。论文被国际同行引用2700余次，入选ESI热点论文1篇，高被引ESI论文12篇。共授权发明专利27项，其中转化技术5项，转移到学校的资金总额387.34万元。
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