面向义务手术、机器人人造物及循环电子器件的可持续设计chitosan纳米复合弹性体的增强压电性

压电性是机械应力产生电荷的特性，是自然材料和合成材料中的关键属性。本研究通过将寡糖胺/寡糠胺纳米晶集成到天然寡糖胺基薄膜弹性体中，显著提升了寡糖胺——一种可生物降解的生物聚合物——的压电响应。制成的材料实现d$_{33}$值为15-19 pmV$^{-1}$，显著优于纯寡糖胺薄膜中5-9 pmV$^{-1}$的观察值，归功于纳米晶带来的晶体度增加。我们利用压电响应力学显微镜（PFM）准确测量d$_{33}$系数，采用工程化提取方法消除静电贡献，该贡献可能导致对压电响应的高估。所得寡糖胺弹性体表现出最高达40%应变的弹性变形和约100 MPa的杨氏模量，类似于软组织。鉴于所采用的材料可完全由回收生物废弃物制成，这些弹性体适用于义务手术、可穿戴设备、能量收集器及可持续 transducer。我们的发现凸显了寡糖胺基压电材料在生物技术、软体机器人和绿色物联网中应用的潜力。