螺旋电极增强的摩擦起电效应在纳米纤维素复合材料中引发电致发光，用于自供电可视化声学传感

《Polymer Composites》：Spiral Electrodes-Enhanced Triboelectrification-Induced Electroluminescence in Nanocellulose Composites for Self-Powered Visualized Acoustic Sensing

摩擦电发光（TIEL）材料与自供电声学传感器设计：采用可降解纳米纤维素复合材料实现高效声光转换，构建模块化声控照明系统，结合深度学习实现99.36%精度的声音识别与控制。

　　

摘要

由摩擦起电效应引发的电致发光（TIEL）作为一种新型的运动激活发光技术，因其潜在的可视化传感应用而引起了广泛关注。然而，目前TIEL技术的实现主要依赖于不可降解的合成聚合物，这严重限制了其可持续性。本文首次开发了一种基于纳米纤维素的TIEL复合材料，该方法将ZnS:Cu掺入壳聚糖/细菌纤维素基质中，该复合材料具备多种优异性能：高亮度（28 μW cm^?2）、超低密度（0.6 g cm^?3）、良好的环境耐受性（100°C；70% 相对湿度）、可控的生物降解性以及卓越的机械柔韧性。利用这种材料，设计了一种模块化的自供电可视化声学传感器（SP-VAS），该传感器通过集成阿基米德螺旋电极将声波转换为TIEL信号，无需任何外部电源。电极产生的优化边缘场提高了声波到TIEL信号的转换效率，使TIEL亮度提高了七倍。实验表明，SP-VAS可用于声音识别与交互。通过使用深度学习算法，该传感器能够以高达99.36%的准确率识别五种不同的仪器声音。此外，通过将SP-VAS与微控制器（MCU）结合使用，实现了对台灯的语音控制。这项工作提出了一种开发环保且高性能TIEL材料的新策略，同时推动了声光转换技术的发展，为下一代智能机器人、智能家居和自动驾驶车辆的应用带来了变革潜力。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。