利用超延性水泥基复合材料与摩擦电纱线的协同作用，实现高效能量收集
水泥基复合材料是基础设施建设中不可或缺的材料，但这类材料通常脆性大且不具备功能性。工程水泥基复合材料（ECC） 以超高延性和应变硬化特性著称，为其与摩擦电能量收集技术的协同结合提供了独特契机。本研究制备了一种多功能复合材料，将螺旋缠绕的摩擦电纱线嵌入ECC基体，借助材料本身的固有韧性和多裂缝开裂机制，实现了摩擦电输出的稳定与放大。这种协同作用将ECC的形变从力学性能短板转化为机电性能优势，同时提升了材料的损伤容限与能量收集效率。所制备的ECC-纱线复合材料可承受反复高能冲击而不产生开裂，且具备优异的电学性能（50牛荷载下输出电压约33伏、电流约19纳安、电荷量约5.8纳库），性能显著优于砂浆基同类材料。该复合材料经过2000次循环测试后，仍能保持95%以上的输出效率，可实现多种应用演示，包括为发光二极管供电、电容器充电、实时地震监测以及人工智能辅助步态识别。本研究表明，充分利用ECC早已被认知的韧性优势，能够为摩擦电纳米发电机开拓全新功能，为构建高韧性、自供能、智能化的基础设施提供了一条协同增效的技术路径。
服务对象 ： 东南大学
发表时间： 2025年12月15日
发表期刊： Nano Energy
文章链接： https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.111552
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