你能想象吗？平日里被我们随手扔掉的柚子皮，竟然能摇身一变，成为发电设备和监测人体运动的 “神器”！这可不是天方夜谭，而是美国伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的研究人员带来的神奇成果。

柚子是东南亚和东亚广泛种植的一种大型柑橘类水果，它的果皮特别厚，我们在吃柚子时，这些果皮大多都被当成垃圾扔掉了，造成了大量的食物浪费。但伊利诺伊大学的研究人员却从中看到了不一样的可能，他们开展了一项研究，探索如何将柚子皮变废为宝。

研究团队成员、伊利诺伊大学食品科学与人类营养系助理教授王逸程介绍说，柚子皮主要分为两层，外面一层很薄，里面那层厚厚的白色部分质地柔软，摸起来像海绵。以往有人用柚子皮提取精油或果胶，而他们则盯上了柚子皮天然的多孔海绵状结构，希望把柚子皮升级改造成更有价值的产品，这样既能减少柚子生产、消费和榨汁过程中产生的垃圾，还能让这些食物和农业废料发挥更大作用。

在研究过程中，研究人员先把柚子皮从果肉上分离下来，去掉最外面那层，然后对里面厚厚的白色部分进行加工。他们把这部分切成小块，再通过冷冻干燥的方法，保留住它独特的三维多孔结构，之后放在不同湿度的环境里储存起来做进一步分析。

经过对柚子皮化学成分和机械性能的研究，研究人员成功制造出了能把机械能转化为电能的设备，而且这些设备还能当作自供电的运动传感器使用。这其中的原理就是 “接触起电”。王逸程教授解释说，接触起电听起来复杂，其实生活中很常见。比如冬天摸门把手时，有时会被电一下，这就是接触起电，也叫摩擦起电，“tribo” 在英文里就是摩擦的意思。两种材料相互摩擦时，电荷会在它们之间转移，从而产生静电。研究人员就想办法收集并利用这种电。

在制作设备时，他们把柚子皮生物质和聚酰亚胺塑料薄膜作为两个摩擦电层，当有外力作用时，这两层就会接触。然后在每一层上都贴上铜箔电极，这样就能测试这个设备把外部机械能转化为电能的能力了。结果让人惊喜，只要用手指轻轻点击这些用柚子皮做的摩擦电设备，就能点亮大约 20 个发光二极管（LED）。而且，如果把这个设备和包含储能单元的电源管理系统整合在一起，它还能为计算器或运动手表供电，完全不需要外接电源。

柚子皮独特的多孔结构，还让基于它制作的摩擦电设备对力和力的频率非常敏感。研究人员利用这一特点，把这种设备做成传感器，贴在人体不同部位，成功监测到了关节运动、步态模式等生物力学运动。因为人体不同部位的运动能让摩擦电层产生接触起电，不同的运动就会产生不同的电信号。这一成果对于医疗保健和物理康复领域的专业人员来说，具有很大的价值。

目前，研究人员已经为他们用柚子皮制作的摩擦电设备申请了临时专利。王逸程教授表示，这项研究展示了将食物垃圾转化为增值设备和材料的可能性，有望替代或补充不可再生材料，减少浪费，为可持续发展做出重要贡献。他们还会继续探索更多将食物和农业废料升级再利用的方法。说不定在未来，柚子皮这样的 “废料” 会成为推动科技进步和环境保护的重要力量呢！

参考资料：DOI： 10.1021/acsami.4c02319