近日，廣西大學“先進木質纖維材料”課題組在紙基功能材料領域取得重要進展，研究成果以“Triboelectric tactile sensor for pressure and temperature sensing in high-temperature applications”為題發表于國際頂級學術期刊Nature Communications上。論文的第一作者為2022級博士研究生劉艷華，通訊作者為聶雙喜教授，廣西大學為該論文唯一完成單位。該成果是“先進木質纖維材料”課題組研究生以第一作者身份繼2022年以來在Nature Communications、Advanced Materials等國際具有重要影響力期刊上發表高水平研究成果的又一重大突破，標志著課題組在基礎科研團隊建設及研究生培養質量上的舉措初顯成效。

摩擦納米發電技術憑借其獨特的工作機制，為開發新型環境適應性觸覺傳感器提供了創新途徑。在這一技術革新中，紙基功能材料展現出獨特的優勢和廣闊的應用前景。紙張作為優異的摩擦電材料，不僅具備可再生、可降解、生物相容等環境友好特性，更重要的是，其分子結構中β-D-吡喃葡萄糖環上豐富的羥基賦予了材料優異的極化性能及其本征耐高溫特性，這些特點使紙基摩擦電材料在高溫觸覺傳感領域具有不可替代的優勢，有望成為替代傳統石油基合成聚合物的理想選擇。該研究基于纖維素優異的耐高溫特性和摩擦電性能，通過調控載流子遷移率解決了傳統正極聚合物摩擦電材料在高溫下信號衰減的難題，為新一代高溫壓力-溫度協同傳感系統的構建提供了新思路。

近年來，“先進木質纖維材料”課題組在聶雙喜教授帶領下，圍繞紙基功能材料構筑與先進應用開展系統性基礎研究，提出了“基于纖維素氣凝膠的摩擦納米發電機”研究方向，解決了傳統摩擦電材料惡劣環境耐候性差、功能單一和力學性能提升難的瓶頸問題。通過纖維素氣凝膠聚集態結構調控、木材遺態結構的界面工程等策略，解析了纖維素分子間作用力與機械性能的構效關系，闡明了纖維素摩擦電氣凝膠的能量耗散機制，突破了材料輕質與高剛度不可兼得的難題。通過異質界面工程、分級多孔和自組裝等策略，成功賦予纖維素氣凝膠氣敏性功能，實現了氨氣、水蒸氣等氣體的原位實時監測。通過纖維素的分子設計、細胞壁工程、超分子纏繞等策略，顯著提高了纖維素摩擦電氣凝膠的阻燃性能、熱穩定性、耐水性能，實現了高溫、高濕、強光照、低溫和有毒氣體等極端環境下的有效應用，突破了常規材料在極端環境下性能失效的難題。

系列研究成果近三年以廣西大學為唯一通訊單位在Nature Communications、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、ACS Nano、Nano Letters、Materials Today、Nano-Micro Letters、Nano Energy等材料領域國際頂尖期刊上發表學術論文100余篇?；谏鲜龌A研究，廣西大學團隊領銜的“基于纖維素氣凝膠的摩擦納米發電機”研究方向被列入中國工程院《全球工程前沿2024》報告中的機械與運載工程領域前10大工程研究前沿。

據悉，2024年度“全球工程前沿”研究按照中國工程院9個學部所屬的學科領域，通過數據分析與專家研判相結合，獲得92個工程研究前沿和92個工程開發前沿，并對其中最重要的27個研究前沿和27個開發前沿進行深入解讀，制定重點前沿發展路線圖。《全球工程前沿》報告在產業界和學術界產生積極的社會反響和良好的社會效應，已成為中國工程院學術引領工作的重要標志。