陜科大王學(xué)川/劉新華/岳歐陽(yáng)等 Adv. Energy Mater.：基于負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)的可穿戴高效能量收集摩擦納米發(fā)電機(jī)
2024-04-05 來(lái)源：高分子科技
近日，陜西科技大學(xué)生物質(zhì)與功能材料研究所王學(xué)川、劉新華、岳歐陽(yáng)等報(bào)道了一種基于負(fù)泊松比結(jié)構(gòu)的可穿戴高效能量收集摩擦納米發(fā)電機(jī)。本研究制備的基于負(fù)泊松比超材料的摩擦納米發(fā)電機(jī)（Auxetic-TENG），相比常用正泊松比材料可更高效吸收并轉(zhuǎn)化機(jī)械能為電能，具有更優(yōu)異的發(fā)電效率和檢測(cè)靈敏度。相關(guān)研究成果發(fā)表于國(guó)際能源領(lǐng)域頂級(jí)期刊Advanced Energy Materials上。
圖1 Auxetic-TENG的結(jié)構(gòu)示意圖
在本研究中，在預(yù)壓縮后的負(fù)泊松比聚氨酯框架上包覆聚四氟乙烯負(fù)摩擦層，內(nèi)嵌正泊松比的天然膠原聚集體泡沫正摩擦材料，構(gòu)建整體為負(fù)泊松比特性的Auxetic-TENG。該制備策略利用了在外界壓力下負(fù)泊松比超材料的收縮形變和內(nèi)部正泊松比膠原聚集體的膨脹特性，顯著增加外力作用下Auxetic-TENG的接觸面積及機(jī)械能吸收并轉(zhuǎn)化為電能的效率。經(jīng)過(guò)測(cè)試，Auxtic -TENG的開(kāi)路電壓與傳統(tǒng)的接觸分離TENG相比提高了4倍，功率密度達(dá)到4.2 W m?2。應(yīng)用實(shí)驗(yàn)表明在各種壓縮比和應(yīng)力條件下，Auxetic-TENG可以保持優(yōu)越的靈敏性和耐用性，突出其作為可穿戴自供電傳感器用于綜合醫(yī)療保健的潛力。
圖2 Auxetic-TENG的工作機(jī)理示意圖及壓縮形變下的輸出性能
圖3 Auxetic-TENG彎曲形變下的輸出性能
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/aenm.202400212
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