近日，我校機電工程學院“微納機電與集成化智能檢測系統”團隊在國際頂級學術期刊Chemical Engineering Journal（IF=16.744）上發表了題為“A self-powered wearable piezoelectric nanogenerator for physiological monitoring based on lead zirconate titanate/microfibrillated cellulose@polyvinyl alcohol (PZT/MFC@PVA) composition”(DOI: 10.1016/j.cej.2023.141598)的研究論文。團隊負責人關炎芳、2020級碩士研究生白明洋為共同第一作者，關炎芳和李武杰為共同通訊作者，河南工業大學為論文第一署名和通訊作者單位。

部分成果內容

高柔性、良好的機械強度和高靈敏度是開發用于實時生理功能監測的可穿戴設備的最重要因素，該論文介紹了一種新型基于鋯鈦酸鉛、微纖化纖維素和聚乙烯醇的PZT/MFC@PVA壓電式納米發電機（PENG），PENG具有自發的將機械能轉化成電能的特性，廣泛用于可穿戴、環境、生化等領域。

與傳統的PDMS等高分子聚合物作為壓電式傳感器的基體相不同，本課題首次引入微纖化纖維素（MFC）作為納米發電機基體相，其親水性和三維網狀結構可以有效解決壓電顆粒分散均勻性和縱向分布密度。同時采用MFC對聚乙烯醇（PVA）進行改性，以提高壓電復合材料的靈敏度和機械強度，通過對不同MFC含量的MFC@PVA在熱學、力學和電學方面性能分析，發現MFC的加入不僅提高PVA熱學性能和力學性能，促進PVA的結晶，并且其電性能也符合壓電相和基體相電學性能相匹配的原則。鑒于MFC@PVA基體相材料優良的性能，最后研制出PZT/MFC@PVA復合壓電式納米發電機，探討了基體相（MFC@PVA）對三相體系的影響規律，并將其應用于人體生理信號，如心跳、呼吸等信號監測，大大拓寬了可穿戴設備應用范圍。

機電工程學院高度注重科研團隊建設，大力支持教師開展有組織的科研工作。微納機電與集成化智能檢測系統團隊致力于智能傳感與集成化檢測裝備、柔性電子與可穿戴設備、生醫工程等交叉領域研究，先后獲得國家自然科學基金、河南省科技攻關、鄭州市科技協同專項等多項課題支持，取得系列研究成果，在國際知名期刊Lab on a Chip、Composite Structures、Lamgnuir、ACS Omega等發表高水平論文15篇。