Иерархически пористые целлюлозные трибоэлектрические материалы для экстремальных условий окружающей среды

Синтетические полимерные материалы, такие как параформальдегид и полиамиды, широко используются в энергетике. Однако они создают проблемы для экологической устойчивости, поскольку производятся из невозобновляемого нефтехимического сырья и с трудом разлагаются в природной среде. Разработка высокоэффективных природных альтернатив становится перспективной стратегией снижения этого воздействия. Вдохновляясь природным бамбуком, в настоящем исследовании предложена «трехэтапная» стратегия крупномасштабного получения трибоэлектрических материалов со специальными наноструктурами из натурального бамбука. Благодаря иерархически пористой структуре материала трибоэлектрические материалы на основе бамбука/полианилина обеспечивают ток короткого замыкания 2,9 мкА и выходную мощность 1,1 Вт м−2 при рабочей площади всего 1 см2, превосходя большинство трибоэлектрических материалов на основе древесных волокон. Что особенно важно, материал сохраняет 85% характеристик сбора энергии после воздействия экстремальных условий, включая высокую температуру (200 °C), низкую температуру (−196 °C), горение и многократные термические удары (ΔT = 396 °C). Эти показатели превосходят характеристики современных синтетических полимерных материалов. Данная работа открывает новые направления исследований в области создания и применения структурных материалов из биомассы в экстремальных условиях окружающей среды.