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  隨著便攜式和可穿戴電子設備需求的迅速增長，織物基摩擦納米發（TENG）電機因其舒適性和易與服裝集成的特點，受到廣泛關注。然而普通織物基摩擦納米發電機，因輸出性能較低，限制了其在實際中的應用。如何有效提升普通織物的摩擦發電輸出性能是其實用化的重大挑戰。

  鑒于此，湖南工業大學經鑫教授課題組提出了一種普適簡易的改性方法，通過碳納米管（CNT）和聚乙烯亞胺（PEI）的接枝實現了商用天鵝絨織物摩擦電性能的顯著提升。通過在織物表面引入碳納米管和酰胺鍵，一方面構筑了微納層級結構，另一方面提升了織物的正電性，使織物具備更高的電荷密度和摩擦納米發電性能。

圖1 天鵝絨織物改性原理及微觀形貌

  本研究開發的織物基摩擦納米發電機具有良好的柔性、耐洗性、長期運行穩定性。并可獲得119 V的最高輸出電壓和12.6 μA的電流，在外接5×10⁶ Ω負載時，實現了3.2 W/m²的最大功率密度，可作為小型電子設備的電源。

圖2 織物基摩擦納米發電機水洗測試（a,b,c）及摩擦發電性能（d-i）

  研制的織物基摩擦納米發電機具備優異的壓力傳感性能，并能夠簡易地與織物集成實現觸覺傳感。研究還制備了適于冬天使用的手套界面，展現了織物基摩擦納米發電機在人機界面應用中的巨大潛力。

圖3 織物基摩擦納米發電機傳感性能

  本研究為提升織物基摩擦納米發電機輸出性能提供了新的思路，并為織物基摩擦摩擦納米發電機和自供電傳感器的設計開辟了一條新的途徑。該工作以“Enhancing the Performance of Fabric-Based Triboelectric Nanogenerators by Structural and Chemical Modification”為題發表在ACS Applied Materials & Interfaces（DOI: 10.1021/acsami.1c02815），湖南工業大學經鑫教授和鄭州大學米皓陽教授為文章共同通訊作者，湖南工業大學博士研究生馮培勇為文章第一作者。

  文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsami.1c02815

  下載：Enhancing the Performance of Fabric-Based Triboelectric Nanogenerators by Structural and Chemical Modification