隨著物聯網時代的來臨，穿戴式裝置的需求大增，因此，找尋能為其有效提供電力的方法也受到重視。如同太陽能，生物力學能也是環繞在我們生活周遭，甚至我們自身，是很方便可以獲得的再生能源之一；甚而，其不會受到天候或季節的影響。在近幾年，摩擦電奈米發電機（Triboelectric Nanogenerator, TENG）已然成為收集生物力學能最受重視的技術。然而，其工作原理需要材料的往復接觸，常會造成表面的損耗及電輸出性能的下降。因此，急需找到能克服這些問題的材料。在本研究中，受到蛇鱗結構和成分的啟發（圖2-3），我們提出利用其仿生角蛋白膜來當作TENG的接觸層，提供優異的機械彈性和耐久性，從而解決固體-固體TENG的材料損耗問題（圖1）。仿生角蛋白膜具有齒狀微觀結構，與商業薄膜相比，具有更好的電荷轉移效果、低摩擦材料損耗和長期穩定輸出（圖4-6）。此外，我們也將仿生角蛋白膜 TENG 整合到自行車中，用於生物力學能收集及驅動警告LED燈號，確保夜間騎行安全，並提供穩定的 300 V 電力輸出至少 6 小時（圖7）。此外，我們也提出智慧健康監測系統，將基於TENG 的自驅動壓力感測器嵌入到自行車坐墊中，以準確捕捉騎乘者在不同地形坡度上的姿勢（圖8）。利用獨特的生物力學訊息，實現了機器學習輔助的高精度使用者識別和地形坡度資料分類，為未來智慧醫療及運動科學應用奠定了基礎（圖9）。本篇研究也獲選為封面故事（圖10）。（醫工系林宗宏教授提供）
圖1. 用於生物力學能量收集和智慧健康監測系統的仿生角蛋白膜TENG的設計理念。
圖2. 旋轉TENG結構設計及工作原理。
圖3. 蛇鱗、PLA 和Nylon薄膜 TENG 的耐磨性和電輸出性能。
圖4. 仿生角蛋白膜的製備流程及材料性質鑑定。
圖5. 基於蛇鱗狀、扁平狀和水滴狀結構的仿生角蛋白膜，其TENG的耐磨性和電輸出性能。
圖6. PTFE 和各種仿生角蛋白膜的表面行為。
圖7. 仿生角蛋白膜TENG在生物力學能量收集系統的應用。
圖8. 自驅動坐墊壓力分析系統。
圖9. 開發之自驅動智慧健康監測系統。
圖10. 本篇文章獲選為封面故事。