天科大结构安全检测技术团队在基于纳米发电机的智能传感领域取得研究进展

日前，天津科技大学结构安全检测技术团队在基于纳米发电机的智能传感领域取得研究进展，先后在国际高水平自然指数期刊“ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS”(AFM)上发表两篇学术论文。

团队在水波能量收集技术方面，以“Spherical TriboelectricNanogenerator Based on Eccentric Structure for Omnidirectional Low Frequency Water Wave Energy Harvesting”为题在AFM发表论文（DOI:10.1002/adfm.202202048）。电信学院曲志刚教授为论文第一作者兼通讯作者，电信学院硕士研究生黄明昆为学生第一作者。团队提出了基于球形偏心结构摩擦纳米发电机的多向水波能量收集技术，其装置如图1所示。该技术能够有效的收集多个方向的水波能量，并通过集成电源管理模块(PMM)对输出能量进行管理，显示了其在大规模蓝色能源收集方面具有广阔的应用前景。

图1球形偏心纳米摩擦发电装置

此外，团队与天津医科大学总医院合作，相关工作以“Contact Separation TriboelectricNanogenerator Based Neural Interfacing for Effective Sciatic Nerve Restoration”为题发表在AFM发表论文(DOI: 10.1002/adfm.202200269）。电信学院曲志刚教授为通讯作者，电信学院硕士研究生黄明昆为共同一作。团队与天津医科大学总医院合作开发了一种由接触分离纳米摩擦发电机与神经袖带电极产生的可植入的自我调节神经电刺激系统，可随着大鼠的运动自发产生双相电脉冲，系统如图2所示。论文将其与慢性治疗性神经电刺激修复坐骨神经的效果进行了比较，在步态及组织学分析中观察到了神经功能的恢复。此外，生长相关蛋白43的上调可能是一个保护性靶点，显示了潜在的临床应用价值。

图2 ISR-NES系统的设计和工作原理

结构安全检测技术团队依托于“仪器科学与技术”天津市重点学科，被“先进结构完整性国际联合研究中心”（天津市国际合作基地）和“天津市智能制造装备信息化技术工程研究中心”（天津市工程研究中心）所支持。近年来，团队与英国曼彻斯特大学、天津大学和天津医科大学等高校深入合作开展新型纳米发电材料的工程应用研究，本次在ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS发表的两篇论文是团队近期重要研究成果。