一种新型的自供电人体运动模式探测器刷法制造的高性能纺织基摩擦电纳米发电机

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:48
文章英文标题
A high-performance textile-based triboelectric nanogenerator manufactured by a novel brush method for self-powered human motion pattern detector
正文
纺织基摩擦电纳米发电机( t-TENG )由于是智能电子纺织品和生物传感器领域最有前途的技术而受到广泛关注。但是,对于高性能、低成本的t-TENG来说,仍然是一个挑战。在此,我们开发了一种高性能的t-TENG,以从人体运动中获取生物力学能量,其中纳米图形化聚二甲基硅氧烷( PDMS ) -碳纳米管( CNTs )薄膜通过一种新颖的刷涂方法( PCN-TENG )进行涂敷。开路电压( V OC )和短路电流( I SC )可分别达到51.2   V和3.0μA,而传统的浸涂法仅达到14   V和0.82μA。再者,制作了自供电人体运动模式检测器( HMPD ),通过将PCN-TENG插入一对鞋垫鞋垫,可采集人体运动能量,识别运动状态(包括:行走、跑步、跳跃)。HMPD有两种工作模式,其中模式1 (单电极模式)有利于识别运动模式,模式2 (垂直接触-分离模式)更有利于收集人体运动能量。本工作采用一种高效、便捷的方法制备了高性能智能电子纺织品,并将其应用于未来智能服装产品和自供电生物传感器的t-TENG中,设计了一种新型自供电HMPD,在采集能量的同时实现人体运动监测。
文章内容(英文)
Textile-based triboelectric nanogenerator (t-TENG) has attracted widespread attention because it is the most promising technology in the fields of intelligent electronic textiles and biosensors. However, it is still a challenge for t-TENG with high performance and low cost. Herein, we develop a high-performance t-TENG to harvest biomechanical energy from human motions, in which nanopatterned polydimethylsiloxane (PDMS) – carbon nanotubes (CNTs) film is coated through a novel brush coating method (PCN-TENG). The open-circuit voltage ( V OC ) and short-circuit current ( I SC ) can reach 51.2 V and 3.0 μA, respectively, while the traditional dip-coat method only reaches 14 V and 0.82 μA. Furthermore, the self-powered human motion pattern detector (HMPD) is made, which can collect the energy of human movement and identify the movement status (including: walking, running, and jumping) by inserting PCN-TENG into a pair of insoles insole. HMPD has two working modes, in which mode 1 (the single-electrode mode) is good at recognizing movement mode and mode 2 (vertical contact-separation mode) is more advantageous in collecting movement energy of the human body. In this work, high-performance intelligent electronic textiles were prepared by a novel efficient and convenient method and apply them to t-TENG, which had a high potential for future smart clothing products and self-powered biosensors, and a novel self-powered HMPD had been designed to realize human movement monitoring while collecting energy.
来源出处
Journal|[J]Sustainable Energy Technologies and AssessmentsVolume 46, 2021.
DOI
https://doi.org/10.1016/J.SETA.2021.101290

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