浙大平建峰研究员课题组ACS Nano：基于温室薄膜的自供电智能温室种植

基于雨滴能收集的TENG（RDE-TENG），目前已用于建筑物、车辆玻璃、雨具、屋顶、帐篷和植物等。然而这些RDE-TENG仍存在两个局限性，一是水分子对器件表面的粘附，二是低的输出效率，因此需要对现有的RDE-TENG进行结构升级以提高其输出性能。

基于此，浙江大学智能生物产业装备创新团队（IBE）平建峰研究员课题组提出了一种新式的用于农业环境中雨滴能收集的RDE-TENG。该RDE-TENG直接使用最常用的温室薄膜作为摩擦层材料，并通过感应耦合等离子体技术对薄膜表面进行超疏水改性，以赋予温室薄膜超疏水和自清洁的能力。研究发现这种处理方式没有显著降低温室薄膜的透光性。接着，相较于传统的单电极模式工作的RDE-TENG而言，改进了电极结构，采用薄膜上下表面双电极的布置，这样基于下电极/薄膜/上电极之间的体效应（bulk effect）取代了传统液固界面的界面效应（interfacial effect），从而促进了电荷转移，提高RDE-TENG的输出性能。

综上所述，构建了全透明、超疏水和自清洁的 RDE-TENG 以实现自供电智能温室。超疏水改性温室薄膜作为摩擦负电层材料，以构建用于雨滴能量收集的 RDE-TENG，此外优化电极布置结构，避免了液固界面的界面屏蔽效应，显著提高了输出性能。所制备的 RDE-TENG 具有高且稳定的摩擦电输出，可用作温室环境监测设备的可靠电源，实现自供电绿色感知，便于及时采取措施将环境参数恢复到有利于植物生长的范围内，这对指导农业生产具有重要意义。此外，受本研究启发，其他的农用膜也可用于绿色能源开发领域，助力于在农业互联网（IOA）时代通过给各种农业用电子设备供电，以构建可持续的、自供电的智能农业。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c04258