你能想象嗎？平日里被我們隨手扔掉的柚子皮，竟然能搖身一變，成為發電設備和監測人體運動的 “神器”！這可不是天方夜譚，而是美國伊利諾伊大學厄巴納 - 香檳分校的研究人員帶來的神奇成果。

柚子是東南亞和東亞廣泛種植的一種大型柑橘類水果，它的果皮特別厚，我們在吃柚子時，這些果皮大多都被當成扔掉了，造成了大量的食物浪費。但伊利諾伊大學的研究人員卻從中看到了不一樣的可能，他們開展了一項研究，探索如何將柚子皮變廢為寶。

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研究團隊成員、伊利諾伊大學食品科學與人類營養系助理教授王逸程介紹說，柚子皮主要分為兩層，外面一層很薄，里面那層厚厚的白色部分質地柔軟，摸起來像海綿。以往有人用柚子皮提取精油或果膠，而他們則盯上了柚子皮天然的多孔海綿狀結構，希望把柚子皮升級改造成更有價值的產品，這樣既能減少柚子生產、消費和榨汁過程中產生的，還能讓這些食物和農業廢料發揮更大作用。

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在研究過程中，研究人員先把柚子皮從果肉上分離下來，去掉最外面那層，然后對里面厚厚的白色部分進行加工。他們把這部分切成小塊，再通過冷凍干燥的方法，保留住它獨特的三維多孔結構，之后放在不同濕度的環境里儲存起來做進一步分析。

經過對柚子皮化學成分和機械性能的研究，研究人員成功制造出了能把機械能轉化為電能的設備，而且這些設備還能當作自供電的運動傳感器使用。這其中的原理就是 “接觸起電”。王逸程教授解釋說，接觸起電聽起來復雜，其實生活中很常見。比如冬天摸門把手時，有時會被電一下，這就是接觸起電，也叫摩擦起電，“tribo” 在英文里就是摩擦的意思。兩種材料相互摩擦時，電荷會在它們之間轉移，從而產生靜電。研究人員就想辦法收集并利用這種電。

在制作設備時，他們把柚子皮生物質和聚酰亞胺塑料薄膜作為兩個摩擦電層，當有外力作用時，這兩層就會接觸。然后在每一層上都貼上銅箔電極，這樣就能測試這個設備把外部機械能轉化為電能的能力了。結果讓人驚喜，只要用手指輕輕點擊這些用柚子皮做的摩擦電設備，就能點亮大約 20 個發光二極管（LED）。而且，如果把這個設備和包含儲能單元的電源管理系統整合在一起，它還能為計算器或運動手表供電，完全不需要外接電源。

柚子皮獨特的多孔結構，還讓基于它制作的摩擦電設備對力和力的頻率非常敏感。研究人員利用這一特點，把這種設備做成傳感器，貼在人體不同部位，成功監測到了關節運動、步態模式等生物力學運動。因為人體不同部位的運動能讓摩擦電層產生接觸起電，不同的運動就會產生不同的電信號。這一成果對于醫療保健和物理康復領域的專業人員來說，具有很大的價值。

目前，研究人員已經為他們用柚子皮制作的摩擦電設備申請了臨時專利。王逸程教授表示，這項研究展示了將食物轉化為增值設備和材料的可能性，有望替代或補充不可再生材料，減少浪費，為可持續發展做出重要貢獻。他們還會繼續探索更多將食物和農業廢料升級再利用的方法。說不定在未來，柚子皮這樣的 “廢料” 會成為推動科技進步和環境保護的重要力量呢！

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參考資料：DOI： 10.1021/acsami.4c02319