近年來，由于電子皮膚的伸縮性、靈活性和智能性，以及可以與各種感官設備和許多可穿戴電子系統耦合，電子皮膚技術受到廣泛關注。因此，一系列多功能的皮膚智能系統，包括生理系統測試、汗液分析、醫療監測等、都可以基于這種技術實現。可穿戴摩擦納米發電機（TENGs）和相關的皮膚納米系統感應設備因其潛在的應用而備受關注，如電子皮和便攜式能量包。但是，大多數這些TENG裝置仍然使用膠帶粘附在人體皮膚上，這可能是引起許多副作用，如炎癥，過敏和不適癥狀。因此，開發一種可以直接將TENG粘在人體皮膚上的粘合方法是非常必要的。
在這項工作中，研究人員通過使用混合電紡聚乙烯醇和聚偏二氟乙烯納米纖維獲得混合納米纖維膜（NM）。通過可溶性PVA納米纖維在人體皮膚上少量水分中溶解，在皮膚上產生一定的粘性，混合NM可以直接附著在皮膚上，在很長一段時間內不會發現任何不舒服的癥狀或過敏現象。基于該NM的TENG設備不僅可以實現良好的輸出性能，還實現了無炎癥和高透氣性的可穿戴能量設備。混合的NM具有優異的空氣滲透性（Gurley值= 1.4s / 300mL-3.3s / 300ml）。這種基于NM的TENG親膚粘合方法在可穿戴/便攜式感應設備、電子皮膚領域的應用、人造肌肉、柔性機器人等具有廣泛的應用前景。
相關研究以“Inflammation-free and gas-permeable on-skintriboelectric nanogenerator using soluble nanofibers”為題目發表于國際著名期刊Nano Energy上。
圖1. 基于NM的TENG設備的制造和工作原理。 （a）制作TENG設備的過程。 （b）彎曲的裝置的示意圖。 （c）<i>用噴槍在人體皮膚上噴灑少量自來水準備混合NM。 <ii>溶解的PVA納米纖維可以幫助TENG附著在皮膚上。 <iii>制造的NM自動粘在手背上的照片。 <iv>照片顯示NM為皮膚時的從手背上剝下來拉伸效果
圖2. NM的TENG的電暈充電和工作機制。 （a）電暈充電原理示意圖。 （b）極化電壓和時間之間的關系，極化距離為1厘米。 （c）NM的TENG設備的工作機制。
圖3. 電紡絲表征和參數測試。（a）混合電紡技術的工作機理。（b）SEM圖像在三種不同的噴射速度下噴涂時沒有和微少水量。（C）皮膚上不同的混合NM和聚酰亞胺膠帶可承受最大的粘合力。（d）混合NM的三種不同噴射速度對皮膚濕度的依賴性
圖4.基于NM的TENG的電輸出性能。 Voc（a）和Isc（b）通過基于NM的TENG裝置測量，而極化的FEP薄膜和PVA1.0-PVDF0.6 NM用作基于NM的TENG裝置的兩個摩擦層。（c）電壓和電阻密度的曲線圖。 測量Voc（d）和Isc（e），同時測量極化FEP薄膜和PVA0.6-PVDF1.0 NM作為兩個摩擦層裝置。（f）電阻上的電壓和電流密度曲線圖。 測量Voc（g）和Isc（h）極化的FEP薄膜和PVA0.6-PVDF0.6NM用作兩個摩擦層滕。（i）電壓和電阻密度曲線圖。
圖5.基于NM的TENG的應用。 （a）白天電致發光環紙照片，乳膠手套重復輕敲桌面（i），其中（ii）顯示（i）中圖像的放大照片。（ⅲ）在黑暗中電致發光環紙的照片。（b）中指彎曲照亮三個商業LED燈條的照片，其中（i）在白天捕獲，（ii）在黑暗中捕獲
因此，研究者成功設計了一種在少量水分的幫助下可以直接粘貼人體皮膚的混合NM。這種混合NM可以用來制造可穿戴的TENG裝置來收獲機械能，且期間不會對人體皮膚造成過敏癥狀或其他不適感。使用少量的水，PVA納米纖維可以溶解并覆蓋在PVDF納米纖維的表面，這不僅可以提高基于NM的TENG設備的輸出性能，還可保持NM的透氣性。這種簡單且親膚的粘合方法可以用于將TENG裝置附著在人體皮膚上。因此，基于NM的TENG裝置是無炎癥的、透氣的，這種粘接方法可以應用于多種可穿戴電子產品設備或便攜式能量收集技術。制造的納米纖維膜可以應用于柔性/可穿戴電子設備中并且在不同領域具有廣泛的潛在應用。
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