化学成分分析在能源行业、食品工业、环境监测和医疗保健领域具有重要作用，推动了工业4.0和物联网（IoT）的发展。作为一种创新技术，摩擦纳米发电机（TENGs）利用接触电气化和静电感应现象，将环境中的高熵能量转化为电能或电信号，展现出卓越的适应性和多功能性。近年来，TENGs被用作探针来检测溶液成分，例如蔗糖溶液的浓度、变压器油中的微量水及氨基酸的种类等。在这些分析中，摩擦起电探针表现出极高的灵敏度和特异性，有效克服了传统光学、电化学和色谱法在选择性、成本、便携性以及区分化学性质相似物质方面的局限性。尽管摩擦起电探针在鉴定溶液中的单组分表现出色，但由于多组分溶液中电荷转移机制的复合性，其在实时、准确检测多组分溶液及其变化方面仍有不足，难以满足复杂应用场景的需求。

针对上述问题，王贵宾课题组制备了一种基于聚芳醚酮的摩擦起电探针，用于检测多组分溶液的动态变化。通过分析乙二醇溶液及其主要氧化产物乙二酸对电荷转移的影响，研究了溶液中不同成分的电荷转移机制。在分子层面，氢键的形成和离子吸附可能是限制电子转移的主要因素。基于这些发现，摩擦起电探针已成功应用于冷却液的质量监测，具有0 ~ -49°C的冰点响应范围和0.0001%的检测限。这项工作展示了一种通过精确控制电荷动态来实现液体状态实时智能监测的新技术路径，凸显了摩擦起电探针在跨学科应用中的潜力。相关研究成果发表在Nano Letters杂志（https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c03174）。

基于聚芳醚酮的摩擦起电探针用于检测多组分溶液动态变化的示意图。