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人类社会的发展与进步离不开能源的使用。能源对于社会经济发展和物质水平的提高起到积极的推动作用。然而,随着近些年来大量使用化石能源如石油和煤炭等所引起的环境问题越来越受到人们的关注。一方面化石能源的储存有限,不久的将来将会面临枯竭的状态;另一方面化石能源所带来的污染问题对人们的危害越来越严重。所以拓宽能源利用领域,开发新的、可持续发展的和绿色环保的新型能源体系显得尤为重要。 压电纳米发电机是一种可以将机械能转化为电能的装置,它具有制备过程简单、易操作等优点。本文中我们首次利用压电纳米发电机产生的压电势场来替代外加电场在柔性压电纳米发电机的电极表面原位地得到了具有高度有序取向的多肽自组装单分子膜。实验结果表明,在正压电势场的作用下,实验中的α-螺旋多肽分子取向高度一致趋向于垂直电极表面方向,而在负压电势场的作用下,实验中的α-螺旋多肽分子排列趋向于平铺在电极表面,另外金属钴与多肽分子之间的配位作用一方面有助于稳定多肽分子在自组装过程中α-螺旋构象,另一方面可以减少α-螺旋构象的倾斜角角度而更有利力α-螺旋多肽分子取向的一致性。在电化学测试过程中发现,在正压电势场作用下自组装得到的多肽分子膜具有电子单向传导能力,而在负压电势场作用下自组装得到的多肽分子膜对电子传导具有阻碍作用。另外,在正压电势场作用下自组装得到的与钴具有配位作用的多肽分子膜对交流电具有整流作用。实验中通过体外模拟研究电子的传导过程对于理解生物体内电子链传递过程具有重要的作用,此外,我们在柔性压电发电机电极表面上原位的生成了具有电子单向传导能力的多肽单分子膜,它对于未来构建生物分子纳米器件奠定了坚实的基础。 摩擦纳米发电机的工作原理是通过摩擦起电与静电感应的耦合作用将机械能转化为电能,它具有材料来源广泛、价格低廉和容易大规模生产等众多优点。目前大多数植入式医疗电子设备的供能系统具有容量较低和使用周期较短等缺点。有研究报道摩擦纳米发电机可以用于生物体内收集胸腔收缩产生的机械能转化为电能直接给原型心脏起搏器供能的报道。由于生物体内自身器官或部位产生的机械能具有来源广泛、可持续性好等特点,利用摩擦纳米发电机来收集生物体内产生的机械能转化为电能来给植入式医疗电子设备供能,可以使植入式医疗电子设备能够高效和稳定的工作,从而减轻患者再次接受手术所带来的痛苦和降低医疗费用。可降解植入式医疗设备具有在医疗设备完成治疗目的后自动发生降解且最后被机体所吸收的特点。本文中首次利用纯天然可降解生物材料制备得到摩擦纳米发电机并在完成封装后植入到实验动物体内,在一段时间内,摩擦纳米发电机能够正常的收集机械能转化为电能,当封装结构受到破坏时,摩擦纳米发电机开始被降解最终被机体所吸收。