一种用于运动传感和能量收集的具有互穿结构的皮肤感应型摩擦电纳米发电机

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:43
文章英文标题
A Skin‐Inspired Triboelectric Nanogenerator with an Interpenetrating Structure for Motion Sensing and Energy Harvesting
正文
可穿戴电子技术的快速发展对供电设备提出了挑战。本文报道了一种可同时实现人体运动感知和生物力学能量采集的柔性单电极摩擦电纳米发电机( SE-TENG )。SE-TENG是由聚二甲基硅氧烷( PDMS )弹性体内互穿Ag包复聚对苯二甲酸乙二醇酯( PET )纳米纤维制备的。Ag涂层和PDMS分别作为SE-TENG的电极和介质材料。镀银PET纳米纤维增大了电极表面积,有利于提高传感灵敏度。柔性SE-TENG传感器具有输出开路电压高达50   V、短路电流高达200 nA的交变电信号的能力,响应外施压力。它用于感知人体各种类型的运动,从人体运动中收获电能。收获的能量可以成功地为可穿戴电子供电,如电子表和发光二极管。因此,制备的具有压力响应和自供电能力的SE-TENG传感器在可穿戴式传感器或柔性电子领域为个人医疗和人机界面提供了潜在的应用。\n在聚二甲基硅氧烷弹性体内互穿Ag包复纳米纤维,制备了柔性单电极摩擦电纳米发电机( SE-TENG )。SE-TENG表现出采集生物力学能量和产生电能的能力,使传感器能够感知人体运动或作为可穿戴电源。收集到的能量可以储存在商业电容器中,为LED和电子手表供电。
文章内容(英文)
Rapid advancements in wearable electronics impose the challenge on power supply devices. Herein, a flexible single‐electrode triboelectric nanogenerator (SE‐TENG) that enables both human motion sensing and biomechanical energy harvesting is reported. The SE‐TENG is fabricated by interpenetrating Ag‐coated polyethylene terephthalate (PET) nanofibers within a polydimethylsiloxane (PDMS) elastomer. The Ag coating and PDMS are performed as the electrode and dielectric material for the SE‐TENG, respectively. The Ag‐coated PET nanofibers enlarge the electrode surface area, which is beneficial to increase sensing sensitivity. The flexible SE‐TENG sensor shows the capability of outputting alternating electrical signals with an open‐circuit voltage up to 50 V and a short‐circuit current up to 200 nA in response to externally applied pressure. It is used to sense various types of human motions and harvest electric energy from body motion. The harvested energy can successfully power wearable electronics, such as an electronic watch and light‐emitting diode. Therefore, the as‐prepared SE‐TENG sensor with a pressure response and self‐powered capability provides potential applications in wearable sensors or flexible electronics for personal healthcare and human–machine interfaces.(#br)A flexible single‐electrode triboelectric nanogenerator (SE‐TENG) is fabricated by interpenetrating Ag coated nanofibers within a polydimethylsiloxane elastomer. The SE‐TENG shows the ability to harvest biomechanical energy and generate electric energy, which allows the sensor to sense human motion or as a wearable power supply. The harvested energy could be stored in commercial capacitors to power LED and an electronic watch.
来源出处
Journal|[J]Macromolecular Materials and EngineeringVolume 306, Issue 8. 2021.
DOI
https://doi.org/10.1002/MAME.202100147

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