Skin wound healing is a major health care issue. While electric stimulations have been known for decades to be effective for facilitating skin wound recovery, practical applications are still largely limited by the clumsy electrical systems. Here, we report an efficient electrical bandage for accelerated skin wound healing. On the bandage, an alternating discrete electric field is generated by a wearable nanogenerator by converting mechanical displacement from skin movements into electricity. Rat studies demonstrated rapid closure of a full-thickness rectangular skin wound within 3 days as compared to 12 days of usual contraction-based healing processes in rodents. From in vitro studies, the accelerated skin wound healing was attributed to electric field-facilitated fibroblast migration, proliferation, and transdifferentiation. This self-powered electric-dressing modality could lead to a facile therapeutic strategy for nonhealing skin wound treatment.

In vivo vagus nerve stimulation holds great promise in regulating food intake for obesity treatment. Here we present an implanted vagus nerve stimulation system that is battery-free and spontaneously responsive to stomach movement. The vagus nerve stimulation system comprises a flexible and biocompatible nanogenerator that is attached on the surface of stomach. It generates biphasic electric pulses in responsive to the peristalsis of stomach. The electric signals generated by this device can stimulate the vagal afferent fibers to reduce food intake and achieve weight control. This strategy is successfully demonstrated on rat models. Within 100 days, the average body weight is controlled at 350 g, 38% less than the control groups. This work correlates nerve stimulation with targeted organ functionality through a smart, self-responsive system, and demonstrated highly effective weight control. This work also provides a concept in therapeutic technology using artificial nerve signal generated from coordinated body activities.

Abstract Carbon dots (CDs), as a new member of carbon nanomaterial family, have aroused great interest since their discovery in 2004. Because of their outstanding water solubility, high sensitivity and selectivity to target analytes, low toxicity, favorable biocompatibility, and excellent photostability, researchers from diverse disciplines have come together to further develop the fundamental properties of CDs. Many methods for the production of CDs have been reported, therein, hydrothermal and solvothermal technology needs simple equipments, and microwave synthesis needs less reaction time, hence these methods become current common synthesis methods, in which many precursors have been applied to produce CDs. Due to their excellent fluorescence, CDs have made impressive strides in sensitivity and selectivity to a diverse array of salt ions, organic/biological molecules and target gases. The development of CDs as nanoprobes is still in its infancy, but continued progress may lead to their integration into environmental and biological applications. Hydrothermal, solvothermal, and microwave synthesis of fluorescent carbon dots and their detection applications as nanoprobes in salt ions, organic/biological molecules, and target gases will be reviewed.

The sustainable development of the high-voltage power transmission system puts forward more significant requirements IoT sensor network. Currently, a large number of the IoT sensors are installed on the high-voltage transmission lines, and environmental wind energy harvesting around the outdoor power transmission lines enables a promising and feasible solution to supply distributed sensors. However, the traditional floor-mounted wind energy nanogenerator with high requirements for placement and fixation is no longer applicable to the suspension scenario of the high-voltage power transmission lines. In this work, a wind-driven suspended triboelectric-electromagnetic hybrid generator (WS-TEHG) is designed as a suspended wind cup with a three-layered integrated structure, which can be integrated with the damping structure that hanged and installed on the power transmission line, demonstrating the simultaneously achieving high efficiency wind energy harvesting and the operation stability of the device. After the structural and material optimization, WS-TEHG can achieve efficient energy collection under wide-range of the wind speed from 2.6 to 17.3 m s-1, whose TENG and EMG produced instantaneous peak power from 0.2 to 7.9 mW and 0.6 to 85.1 mW, respectively. Moreover, a standardized power management based on LTC 3588-based double-channel circuit was established to co-manage the outputs of the two generating modules in the hybrid generator and enhance the continuous stability of the standardized voltage output, demonstrating a shorter undervoltage charge accumulation, a faster start-up process, a lower power consumption compared with the traditional power management. Finally, a self-powered environmental monitoring system by a WS-TEHG equipped with a standardized power management circuit was developed to provide the weather and climate information around the power transmission lines, thereby demonstrating a potential and feasible for large-scale self-powered application in the field of the high-voltage power transmission lines.

A method combining experimental and simulation optimization was used to calibrate parameters to enhance the accuracy of discrete element model parameters during kiwifruit stem separation. First, physical experiments were conducted to determine the intrinsic and contact parameters of kiwifruit stalk. Second, the mechanical parameters of the kiwifruit stalks were determined using three-point bending and shear tests. On this basis, simulation tests were conducted on kiwifruit stalks by combining the Hertz-Mindlin model with a bonding model, and the optimal combination of bonding parameters was confirmed using the bending strength and maximum shear force. Finally, a discrete element model of the kiwifruit was built with the determined bonding parameters and simulated, and the reliability of the model was verified through mechanical tests. The results showed that the density was 867.5 kg/m3, Poisson's ratio was 0.26, the modulus of elasticity was 3.25 × 108 Pa, the recovery coefficient between the fruit stalks and steel parts was 0.365, and the average values of the static and dynamic friction coefficients between the kiwifruit stalks and steel parts were 0.268 and 0.152, respectively. The kiwifruit stem bonding parameters were normal stiffness per unit area kn=7.201×1011 N/m3, shear stiffness per unit area kt=2.379×1011 N/m3, critical normal stress σmax=5.937×108 Pa, critical shear stress tmax = 2.354×109 Pa, and bonded disc radius Rj=0.164 mm. Compared with the results of the mechanical tests, the relative errors of the bending strength and maximum shear of the discrete element model were 2.13% and 2.84%, respectively. The results showed that the discrete element model improves the simulation of the bending and shearing processes of kiwifruit stalks and is capable of characterizing the physical properties of kiwifruit stalks. The results of this study provide a theoretical foundation for the optimal design of end effectors.