利用原子氧辐照操纵硅基材料的电学性能。

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:19
文章英文标题
Manipulating Electrical Properties of Silica-Based Materials via Atomic Oxygen Irradiation.
正文
调节型摩擦电化因其在收获能量方面的潜在应用以及在抗静电保护方面的重要性而引起了相当大的研究关注。辐照由于辐照参数可调、均匀，是一种有效、稳定的改性方法。此外，原子氧( AO )辐照是低地球轨道的重要组成部分，是促进外层空间摩擦电纳米发电机( TENGs )发展的重要因素。AO辐照用于操纵表面结构和化学成分，调节电性能。AO辐照可以增加聚二甲基硅氧烷( PDMS )薄膜的给电子基团，提高其电正性，这是由于Si-C键向Si-O键转变所致。因此，聚四氟乙烯( PTFE )和聚苯乙烯( PS )的不同趋势是由它们与辐照PDMS的TENG组成所致。通过调节辐照时间至4.1 h，PS和PDMS基TENGs的跨极性和电荷产生被完全抑制。PTFE-和PDMS基TENGs中PDMS薄膜经AO辐照6 h后，短路电流从5μA增强到22μA，输出电压从160 ~ 760 V。本研究表明，AO辐照可以操纵硅基材料的摩擦电特性，这些特性是捕获能量和防止外层空间静电危害的潜在组分。
文章内容（英文）
Regulated triboelectrification has attracted considerable research attention due to its potential applications in harvesting energy and importance in antistatic protection. Irradiation is an effective and stable modification method due to its adjustable and uniform irradiation parameters. Moreover, atomic oxygen (AO) irradiation is an important component in the low earth orbit, which is a considerable factor for promoting triboelectric nanogenerators (TENGs) in the outer space. AO irradiation was utilized to manipulate the surface structure and chemical composition to regulate electrical properties. AO irradiation can increase electron-donating groups and enhance electrical positivity of polydimethylsiloxane (PDMS) films due to the transition from Si-C bonds to Si-O bonds. Therefore, different trends of polytetrafluoroethylene (PTFE) and polystyrene (PS) were caused by their TENG composition with irradiated PDMS. Tribocharge cross-over polarity and charge generation were prevented completely in PS- and PDMS-based TENGs by adjusting the irradiation time to 4.1 h. Short-circuit current enhanced from 5 to 22 μA and the output voltage increased from 160 to 760 V when PDMS films in PTFE- and PDMS-based TENGs were subjected to AO irradiation for 6 h. This study demonstrated that AO irradiation can manipulate triboelectric properties of silica-based materials, which are potential components for harvesting energy and preventing electrostatic hazard in the outer space.
来源出处
Journal|[J]ACS Applied Materials & InterfacesVolume 13, Issue 13. 2021. PP 15344-15352
DOI
https://doi.org/10.1021/ACSAMI.1C02259

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