TiO相控制对TENG性能的影响

ty10086 提交于 周四, 08/26/2021 - 12:52
文章英文标题
Effect on TENG Performance by Phase Control of TiO; Nanoparticles
正文
TiOx纳米颗粒的相控对TENG性能的影响摩擦电纳米发电机,$TiO_x$纳米颗粒,Anatase相,Ruile相,介电常数,提高摩擦电纳米发电机输出功率的关键参数之一是表面电荷密度。本工作通过在锐钛矿相和金红石相中引入$TiO_x$嵌人聚二甲基硅氧烷( PDMS )对TENG的摩擦材料进行改性。讨论了$TiO_x$的介电常数和电子结构对TENG电容和输出功率的影响。在$TiO_x$和PDMS的不同重量百分比下,随着介电常数的控制,表面电荷密度增大。结果表明,5 % $TiO_x$金红石相和7 % $TiO_x$锐钛矿相嵌入PDMS的TENG输出最高。当外力为5 N,工作频率为5 Hz时,由$TiO_x$金红石相和锐钛矿相得到的电压/电流峰值分别为${\\sim}180V/8.2{\\mu}A$和$211.6V/8.7{\\mu}A$,与基于原始PDMS膜的TENG相比分别提高了12倍和15倍以上。本研究从材料角度为TENG的性能提升提供了更好的认识。
文章内容(英文)
Effect on TENG Performance by Phase Control of TiO\u003csub\u003ex\u003c/sub\u003e NanoparticlesTriboelectric nanogenerators;$TiO_x$ nanoparticles;Anatase phase;Rutile phase;Dielectric constant;One of the critical parameters to improve the output power for triboelectric nanogenerators (TENGs) is the surface charge density. In this work, we modify the tribo-material of TENG by introducing the $TiO_x$ embedded Polydimethylsiloxane (PDMS) in anatase and rutile phase. The effect of dielectric constant and electronic structure of the $TiO_x$ on the capacitance of TENG and the output power as well are discussed. The surface charge density is increased as the control of the dielectric constant in difference weight percent of $TiO_x$ and PDMS. As the results of that, the 5% $TiO_x$ rutile phase and 7% $TiO_x$ anatase phase embedded PDMS exhibit the highest TENG output. The peak value of voltage/current obtained from $TiO_x$ rutile and anatase phase are ${\\sim}180V/8.2{\\mu}A$ and $211.6V/8.7{\\mu}A$, respectively, at the external force of 5 N and working frequency of 5 Hz, which gives over 12-fold and 15-fold power enhancement compared with the TENG based on the pristine PDMS film. This study provides a better understanding for TENG performance enhancement from the materials view.
来源出处
Journal|[J]Composites ResearchVolume 31, Issue 6. 2018. PP 365-370

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