碳纳米管/聚二甲基硅氧烷复合微柱阵列以非光刻硅纳米线为模板,用于提高摩擦电纳米发电机的性能。

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:37
文章英文标题
Carbon nanotube/polydimethylsiloxane composite micropillar arrays using non-lithographic silicon nanowires as a template for performance enhancement of triboelectric nanogenerators.
正文
以非光刻硅纳米线( SiNW )阵列为模板,成功制备了碳纳米管/聚二甲基硅氧烷复合微柱( CNT / PDMS MP )阵列,用于摩擦电纳米发电机( TENG )的性能增强。在SiNW阵列上浇注CNT / PDMS复合材料,剥离得到CNT / PDMS MP阵列。CNT / PDMS复合材料的表面拓扑结构直接取决于SiNW阵列的形貌,可以通过典型的金属辅助化学刻蚀工艺的刻蚀时间来改变。当SiNW的形貌得到优化,长度约为10 mm时,微图形化CNT / PDMS复合材料大多被描绘成SiNW阵列模板图案。其次,将CNT / PDMS MP阵列作为摩擦电纳米发电机( TENGs )的摩擦电层,其最大输出电压为22.84 ± 0.85 V,相比于平面PDMS基TENGs,其电输出提高了约18倍;CNT / PDMS MP阵列对TENGs性能的提升主要归因于:( 1 ) CNT复合材料增强了静电感应,提高了介电常数;( 2 )非刻划图案和CNT复合材料表面织构增强了电气化。
文章内容(英文)
Carbon nanotube/polydimethylsiloxane composite micropillar (CNT/PDMS MP) arrays were successfully fabricated using non-lithographic silicon nanowire (SiNW) arrays as a template for performance enhancement of triboelectric nanogenerators (TENG). The CNT/PDMS MP arrays were obtained by pouring CNT/PDMS composites on the SiNW arrays and peeled off. Surface topology of CNT/PDMS composites directly depends on morphology of SiNW arrays, which can be varied by the etching time of the typical metal-assisted chemical etching process. The micropatterned CNT/PDMS composites was mostly depicted to the SiNW array template pattern when the morphologies of the SiNW were optimized with a length of approximately 10 mm. Next, the CNT/PDMS MP arrays were utilized as a triboelectric layer of triboelectric nanogenerators (TENGs), generating the maximum output voltage of 22.84 ± 0.85 V, enabling an approximately 18-fold improvement in an electrical output compared to the flat PDMS-based TENG. The performance enhancement of TENGs based on CNT/PDMS MP arrays are attributed to synergic effects of (1) an enhancement of electrostatic induction by CNT composites, increasing dielectric constant, and (2) an enhancement of electrification by surface texturing using non-lithographic pattern and CNT composites.
来源出处
Journal|[J]NanotechnologyVolume 32, Issue 9. 2020.
DOI
https://doi.org/10.1088/1361-6528/abcb7c

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