西安电子科技大学《自然·通讯》：氟化聚合物中化学键的协同机制，为高性能摩擦电器件设计开辟了新路径

背景：面对能源消耗与气候变化的挑战，摩擦电纳米发电机（TENG）作为一种收集环境机械能的技术备受关注，但其性能与传统能源仍有差距。材料选择是关键，传统观点认为氟含量越高，摩擦电负性越强，但材料发展陷入瓶颈。研究目的：西安电子科技大学研究团队旨在探索通过C-F和C-Cl键的协同效应来增强氟化聚合物摩擦电性能的新策略，以突破传统含氟聚合物的性能限制。结论：研究发现，在聚偏氟乙烯（PVDF）基共聚物中，引入-CTFE单元（含C-Cl键）能显著降低材料的最低未占分子轨道（LUMO）能级，增强电子捕获能力。通过氯等离子体处理调控表面Cl/F比，证实C-Cl键利于电荷捕获，C-F键利于电荷保持，两者协同优化了电荷捕获与损耗平衡。基于此开发的PC-Cl纳米纤维TENG实现了310 μC cm⁻²的创纪录摩擦电荷密度，并成功应用于结合AI的智能鞋垫，用于人体识别与运动评估。该研究为高性能摩擦电器件设计开辟了新路径。