蘭州化物所王道愛研究員團隊 AFM:耐溶脹抗磨PAN/PVA-CaCl?復(fù)合膜基耐濕摩擦納米發(fā)電機用于海水淡化
2023-10-09 來源:高分子科技
大氣中的水分會加速摩擦電納米發(fā)電機(TENG)中摩擦電荷的傳輸和耗散,從而大大降低了TENG的輸出性能和穩(wěn)定性,限制了其實際應(yīng)用。為了解決這一問題,研究人員采用超疏水摩擦電材料或封裝包裝制備了各種耐濕TENG。然而,繁瑣、復(fù)雜的疏水和包封工藝并不適合于TENG的廣泛應(yīng)用,也不能完全扭轉(zhuǎn)TENG性能隨濕度增加而下降的趨勢。因此,Wang等人提出了一種基于淀粉膜的TENG,該TENG在高相對濕度下表現(xiàn)出更好的輸出性能(Nano Energy 2020,77,105088)。考慮到淀粉膜在高濕環(huán)境下機械和摩擦學(xué)性能的不足,以及長時間與水接觸容易溶解,Wang等人還設(shè)計了一種基于氫鍵增強的聚乙烯醇(PVA)基TENG,具有優(yōu)異的電荷保持性能和耐濕性能(Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2009172)。然而,純PVA的固有特性,如吸水速度慢和抗膨脹性差,會損害PVA膜的機械穩(wěn)定性和滲透性能,而限制了PVA基TENG在高相對濕度下的實際應(yīng)用。因此,提高PVA基TENG在高濕條件下的輸出性能和工作穩(wěn)定性仍然是一個迫切需要解決的問題。

圖1. PAN/PVA-CaCl2復(fù)合膜的制備與結(jié)構(gòu)。

圖2. PAN/PVA-CaCl2復(fù)合膜的吸水和溶脹行為。
圖3. PAN/PVA-CaCl2復(fù)合膜的力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能。
圖4. 高相對濕度下PPCa-TENG的摩擦電性能。
圖5. PPCa-TENG在海水淡化中的應(yīng)用。
原文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202306702
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