據麥姆斯咨詢報道，來自多倫多大學和滑鐵盧大學的研究人員開發了一種自供電器件，可用于從日常運動（如步行）中獲取電能，并能夠通過藍牙向智能手機發送無線信號，從而用于跟蹤生物特征數據，例如心率、氧氣水平或皮膚電導率。而這種器件的最大秘密是使用源自樹皮的木質纖維素納米纖維。

“生物傳感器在可穿戴電子產品中很常見，但目前大部分傳感器需要由電池供電”，研究人員說：“這使得它們體積龐大、不方便攜帶且成本高昂。而自供電的傳感器可以更薄、更小、更便宜。你再也不用擔心忘記給電池充電了。你只需把它貼在皮膚上，它就會利用你的自然動作而自我供電。”

該項創新背后的原理是摩擦電效應，即一種靜電形式。由于某些材料比其他材料更能吸引電子，因此反復使兩種不同的材料接觸然后將它們分開會導致電荷在它們之間積聚。當前，大多數設計都采用合成材料，例如聚四氟乙烯（PTFE）。然而，這種材料會在環境中長期存在，從而使得人們對其潛在的環保問題提出了擔憂。

目前已經有很多研究使用纖維素等天然材料進行了一些實驗，但大多數研究只在失去電子的層中，即摩擦正層使用纖維素；因此，多倫多大學和滑鐵盧大學的研究人員試圖創造出一種天然的、可生物降解的替代品來替代另一面，即摩擦負層。

具體來看，這種新材料是由納米纖維制成的，納米纖維是一種比人類頭發細數十萬倍的微小植物材料。在其他團隊使用由纖維素（紙張和紙板中的主要植物聚合物）制成的納米纖維的基礎上，該研究團隊還加入了另一種稱為木質素的天然聚合物。

木質素是一種復雜的分支分子，在許多紙漿和紙制品中，木質素是一種需要去除的雜質。但研究發現，在納米纖維中留下約30%的木質素可以提高了它們作為摩擦負性材料的性能。

接著，研究人員將木質纖維素納米纖維給到滑鐵盧大學電氣和計算機工程系的團隊，并由他們將該材料整合到原型摩擦納米發電機中。該項研究過程中面臨的主要挑戰是找到一種高效的方法將機械能轉化為電能，然后儲存足夠的能量來為系統供電。與使用PTFE作為摩擦負層的類似器件相比，該器件能夠產生多出160%的電壓和多出140%的電流。只需在測試過程中將器件輕敲在亞克力板上，就能產生足夠的能量，且可以每三分鐘發出一次射頻脈沖，并被附近的智能手機接收到。理論上，這種器件可以插入鞋底，用戶在行走或跑步時即可實現發電。

“這種材料不僅性能優于PTFE，而且還可以生物降解”，研究人員最后補充道：“這將使其在一次性生物傳感器中有良好的應用前景。通過消除電池和PTFE的使用，我們大大減少了對環境的影響。”

原文標題：新型可降解納米纖維實現生物傳感器自供電

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