该研究为开发坚韧的自修复摩擦电材料提供了理想的平台，有利于拓展自供电摩擦电传感器阵列在人机交互和虚拟感知领域的应用。

研究背景：

1、可穿戴设备在人机交互、健康监测、虚拟现实等领域将更加注重便携性和效率，信息获取将变得更加即时、便捷、高效，这将极大地改变未来的信息传输和接收方式。自愈材料集成了优异的机械性能和高愈合效率，满足柔性电子传感器对机械柔韧性和可靠性的要求，在可穿戴设备领域，对于提高设备的稳定性、减少更换频率具有重要意义。然而，对于大多数自修复摩擦电材料，通常不可能在机械性能（模量和韧性）和自修复效率之间实现最佳平衡，获得坚固坚韧且具有出色自愈效率的摩擦电材料始终具有挑战性。

2、为了实现强度、韧性和自愈性平衡，已提出各种方法来解决这个问题。其中，相分离策略用于设计自修复材料，硬相为材料提供了刚度和强度，而软相中的超分子相互作用使自主自愈成为可能。然而，由于多组分体系的不混溶性，自愈往往需要苛刻的活化条件（如热压、紫外线照射等），削弱了自愈的通用性。另外，在材料中引入分层结构以提高强度和韧性，但这将不可避免地产生不均匀性和各向异性，不利于承重应用。利用纳米约束效应构建的纳米团簇相可以重组断裂的氢键，修复材料断裂后的断裂区域，为克服韧性与自愈之间的矛盾提供了有效的解决方案。然而，由于静电吸引和高表面能，纳米团簇的相位调控能力有限，导致它们倾向于自发聚集形成无序结构。大规模的相分离使得进一步提高材料的力学性能变得困难。因此，有效控制摩擦电材料中纳米团簇相的合理分布，以实现强度-韧性和自愈性，迫在眉睫。

研究思路：

本研究利用动态纳米约束效应和乙醇的淬灭效应（以下简称DNCQ策略）制备了强度-韧性和室温自修复摩擦电膜。DNCQ策略有助于在材料内部形成以氢键为主要相互作用的纳米团簇相，诱导氢键的断裂和重整，并使分子链交联形成愈合区。乙醇作为非溶剂，利用淬灭效应作为羟基（─OH）的“抑制剂”，在纳米尺度上改善纳米团簇相的聚集。通过开发1种自供电传感器阵列用于快速检测物体压力分布。

主要结论：

1、利用动态纳米约束效应和乙醇的淬灭效应（简称DNCQ策略）制备了1种强度-韧性和室温自修复摩擦电材料。乙醇的猝灭作用提高了纳米团簇相的聚集，构建的纳米约束网络巧妙地平衡了力学性能与自愈能力之间的矛盾。得到的摩擦电材料具有较高的抗拉强度（27.1 MPa）、韧性（97.9 MJ m−3），以及出色的愈合效率（88.6%）。

2、DNCQ策略诱导的纳米约束网络为平衡自愈能力与力学性能之间的冲突提供了一种有前途的方法。纳米团簇相表面丰富的氢键位点使薄膜在变形过程中能够均匀地耗散能量，并通过重整断裂后的氢键来修复损伤区域，这使摩擦电薄膜具有出色的模块化组装能力。

3、基于自愈摩擦电膜的可穿戴自供电传感器阵列具有快速的响应时间和优异的自愈能力，可以检测物体或人体的局部压力分布状态。

文章信息：

1、Tong Zhao, Jinlong Wang, Yanhua Liu, Xiuzhen Li, Yayu Bai, Bin Luo, Mingchao Chi,Song Zhang, Tao Liu, Yuzheng Shao, Guoli Du, Puyang Zhang, Zhaomeng Liu,Shuangfei Wang, and Shuangxi Nie*. Self-Healing and Toughness Triboelectric Materials Enabled

by Dynamic Nanoconfinement Quenching[J]. Advanced Functional Materials，First published: 21 July 2024.

https://doi.org/10.1002/adfm.202410096

2、作者团队来自广西大学轻工与食品工程学院广西清洁化制浆造纸与污染控制重点实验室。