针对这一挑战，东华大学材料学院游正伟教授、管清宝教授团队合成了一种高温增强型摩擦电材料——液晶聚芳酯（Liquid crystalline polyarylate, LCP）。该材料通过一步熔融缩聚法制备，其高刚性芳环主链结构赋予摩擦纳米发电机（TENG）优异的热稳定性（图1），展现出LCP作为高温摩擦电材料的潜力。此外，该工作通过引入抗氧化剂清除链式反应中的自由基并促进过氧化物分解，提升了LCP的热氧稳定性。基于抗氧化LCP的高温增强型TENG（HTE-TENG）在200 °C时的峰值电压较25°C提升了144.1%，其峰值输出功率密度在10⁹ Ω负载时为1071.3 mW·m⁻²（图2），表明高温对电输出性能具有显著的增强效果。HTE-TENG的高温增强特性与LCP的介电性能（图3A、3B）有关，LCP在100 °C以上介电性能的突变对应DMA曲线的β转变（聚合物无定形区域中受限链段的局部运动）。当温度达到β转变温度附近，链段运动的激活显著增强了偶极子的取向极化能力，导致更高的介电常数，因此提高了摩擦电输出性能；此外，LCP粗糙表面的不规则性增加了摩擦电相对接触表面积（图3C、3D），进一步提高HTE-TENG的电输出性能。这项工作为能源装置和电子设备提供了一条可持续的路线，拓展了TENG在救援工作、个人防护和极端环境中的潜在应用。

2025年7月7日，该工作以“High-Temperature Enhancing Triboelectric Nanogenerator Based on Antioxidant Liquid Crystalline Polyarylate”为题发表在《Advanced Materials》上（Adv. Mater. 2025, 2510431）。该研究得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金面上项目以及东华大学2025年学科创新领域培育项目的支持。

图1 LCP的分子结构设计与性能优势

图2 HTE-TENG的输出性能

图3 LCP的介电性能和表面微观形貌

该工作是高性能摩擦电材料，特别是面向极端环境应用的最新进展之一。团队长期深耕LCP结构设计与合成，充分利用其独特的耐高温性和摩擦电特性，成功构建了可在高温环境下稳定高效工作的摩擦电材料，拓展了TENG在高温场景的应用潜力。团队近年来系统性地探索了LCP的多种卓越性能及其在TENG领域的应用，通过LCP分子取向调控赋予TENG本征阻燃性能（Adv. Mater., 2022，34, 2204543），LCP高刚性全芳香族主链密集的刚性链堆叠可以有效阻止热传递。同时，LCP降解时会释放出少量二氧化碳，通过稀释燃烧过程中的氧气浓度，防止火势蔓延。LCP表面形成的炭层具有保护作用，减少甚至阻止氧气和热传递，从而为发电机和电子设备提供安全保障，无需添加阻燃剂即可通过高温碳化自保护机制抑制燃烧，避免可燃气体释放，显著提升TENG的安全性。以高性能LCP为核心，团队研发制备原位生成纳米纤维自增强复合材料（Adv. Mater., 2024, 36, 2312500），拓展TENG稳定性和可再加工性，并通过分子结构设计交联固化得到热固性液晶聚芳酯（Adv. Mater., 2024, 36, 2403908），这些创新的分子设计为调和相互冲突的材料特性开辟了途径，并为开发下一代高性能聚合物的策略基础和设计思路。

总结：团队系统性地探索了LCP的多种卓越性能，并通过创新分子设计实现了多项突破，为极端环境能源装置提供了新策略，有望推动TENG在高温救援、防护装备及特种电子设备中的应用，为开发适用于极端环境的新一代高性能聚合物和先进TENG器件开辟了广阔道路，拓展可持续能源技术边界。

链接地址：

https://doi.org/10.1002/adma.202510431