木质素绿色智造抗冻凝胶基摩擦纳米发电机性能研究

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以一种简捷、绿色的方法优先从竹材细胞壁中溶出高得率、高反应活性的木质素,并高价值转化为功能凝胶材料应用于新兴储能领域,对实现竹林业增收、工业增效、生态增益均具有重要意义。基于此,本项目将先从低共熔溶剂(DES)体系的设计出发,拟一步实现竹材细胞壁中木质素的高效拆解和脱甲基化改性;揭示DES处理过程中木质素的动态溶出规律和脱甲基化反应机理,建立木质纤维细胞壁中邻苯二酚木质素(CL)高效溶出的DES处理技术。接着利用CL还原、稳定分散氧化石墨烯,并与DES相结合,通过共价键交联和多重可逆非共价键交联,构建导电、自粘附、力学和抗冻保湿性能有效集成与平衡的多功能凝胶材料;明确凝胶不同性能的形成机制和关键影响因素,建立凝胶微观结构与宏观机械性能在稳态和动态时的构效关系,阐明以其为电极的摩擦纳米发电机(TENG)在极端环境持续、高效、稳定运行(能量收集、为电子器件充放电、自驱动传感等)的核心作用机制,拓宽TENG的应用范围,使其在自供能柔性电子学领域具有更加广阔的应用前景,同时提高我国农林产资源精深加工利用水平,促进农林产工业的发展,延长农林业产业链条,助力“双碳”目标早日实现。