摩擦納米發(fā)電機(TENGs)可將周圍的各種機械能轉(zhuǎn)化為電能和信號,被廣泛應用于可持續(xù)能源收集和自供電傳感器。與傳統(tǒng)電源相比,TENGs在重量、體積、人身安全、材料多樣性和環(huán)境友好性方面都表現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢,在電子皮膚、傳感系統(tǒng)、軟機器人和人機界面等多個領(lǐng)域都具有巨大的潛力。目前,引入智能聚合物材料開發(fā)多功能TENGs的一條簡單有效的策略,對下一代自供電電子器件具有重要意義。然而,完全智能化的TENGs鮮有報道,特別是可逆自發(fā)響應外界刺激的相關(guān)研究。
近日,天津工業(yè)大學楊光教授、閆靜副教授、莊旭品教授設計了一種由雙向形狀記憶聚氨酯(PU)驅(qū)動的可移動摩擦電層,進而開發(fā)出具有熱觸發(fā)可“開-關(guān)”功能和高摩擦電輸出的智能TENG。該TENG器件可以根據(jù)環(huán)境溫度變化自發(fā)打開/關(guān)閉工作模式,即在0 °C時打開,在60 °C時完全關(guān)閉。在工作狀態(tài),TENG最大輸出功率密度達到了5.15 W m?2。智能“開-關(guān)”和高輸出功率使得智能TENG可作為傳感元件和熱驅(qū)動開關(guān)在可穿戴電子系統(tǒng)中的應用,該系統(tǒng)不僅可以監(jiān)測寒冷環(huán)境中的人身體狀況,還可以根據(jù)TENG的熱響應特性實現(xiàn)按需加熱,為開發(fā)下一代智能可穿戴電子產(chǎn)品開辟了新的選擇。
【熱觸發(fā)可切換TENG的制備】
圖1 智能可“開-關(guān)”切換的TENG結(jié)構(gòu)和工作原理
【PU的熱響應雙向形狀記憶行為】

【TENG的智能“開-關(guān)”切換行為】
圖3 TENG的“開-關(guān)”可切換行為及電學性能變化
【智能“開-關(guān)”TENG在可穿戴電子中的應用】
圖4 “開-關(guān)”可切換TENG在智能可穿戴電子系統(tǒng)中的應用
原文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202214001
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