三電納米發(fā)電機(jī)（TENG）是一種能量收集裝置，它通過兩個(gè)相對(duì)的三極材料的接觸分離或相對(duì)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。來自仁荷大學(xué)的研究人員此前報(bào)告了第一個(gè)基于硫磺骨架聚合物的TENG實(shí)例。硫磺共聚物薄膜的表面用有毒的氟氣直接氟化，以提高TENG的性能。

與碳的電子親和力（-122 kJ/mol）相比，硫和氟的電子親和力（EA）更高，分別為-200 kJ/mol和322 kJ/mol。與目前傳統(tǒng)的負(fù)極材料聚四氟乙烯（PTFE）相比，氟化硫共聚物薄膜的電壓和電流可以達(dá)到六倍和三倍的增長(zhǎng)。此外，元素硫是石油提煉的副產(chǎn)品；因此，高純度的硫在商業(yè)上可以以低廉的成本獲得。然而，為了確保這項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中的操作安全，有必要設(shè)計(jì)廢物處理系統(tǒng)以及回收有毒氟氣的方法。

為了克服這些限制，研究人員最近報(bào)告了一條便捷的無毒氟氣路線，用于合成由富氟聚合物（聚五氟苯乙烯，PPFS）和硫基聚合物組成的極負(fù)的三電聚合物混合物。在這種方法中，PPFS分子通過熱壓被相分離到空氣界面上，從而實(shí)現(xiàn)了高效的三電能量收集。盡管PPFS的負(fù)載值較低（7.5wt.%），但由于硫磺共聚物和PPFS之間的表面能高度分化而引起的混合膜中的相分離，其表面覆蓋率超過了90%。

大量的氟在薄膜表面的定位使聚合物混合物具有極其消極的三電特性。本研究中的聚合物共混物薄膜的三電性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的碳骨架聚合物?；诰酆衔锘旌衔锏腡ENG呈現(xiàn)出約26小時(shí)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性能，電壓和電流輸出分別比基于PTFE的TENG高8倍和9倍。最后，研究人員證明了4英寸的薄膜基TENG能夠通過聚合物混合薄膜為400個(gè)串聯(lián)的3.3V藍(lán)色LED供電，其三電開路電壓約為1360V。

通過這項(xiàng)工作，富氟聚合物與硫磺聚合物的相分離策略將為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究提供啟示，以實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展、低成本、生態(tài)友好和高性能的三電能量采集。

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