摩擦纳米发电机

Flexible optoelectronics based on inorganic functional components have attracted worldwide attention due to their inherent advantages. However, the power supply problem presents a significant obstacle to the commercialization of wearable optoelectronics. Triboelectric nanogenerator (TENG) technology has the potential to realize self-powered applications compared to the conventional charging technologies. Herein, a flexible self-powered blood oxygen monitoring system based on TENG was first demonstrated.

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。

摘要\n增强摩擦电纳米发电机( TENG )输出性能的一个关键是如何增加强烈依赖于特征形貌和模式密度的有效接触面积。传统的TENG形貌包括金字塔、立方体、线条、柱子和特征表面积不足的穹顶，通常采用昂贵而耗时的光刻和刻蚀工艺。在此，我们提出了一种新的高总接触表面积重叠微针( OL- MN )阵列形貌，以提高铝/聚二甲基硅氧烷( Al / PDMS ) TENG在低工作频率下的输出性能。比较研究了两种不同的低密度和高密度微针阵列，即LD- MN和HD- MN。采用低成本CO2激光烧蚀与PDMS铸造一体化工艺进行快速成型。在恒定的激光功率和扫描速度下，OL-MN与LD-MN和HD-MN相比，具有最高的总接触表面积。OL- MN- TENG的开路电压( Voc )和短路电流( I sc )的输出性能分别为123 V和109.7μA，分别是LD- MN- TENG的Voc和I sc的3.66和3.71倍。优秀的OL-MN-TENG可以在串联的103个LED上点亮，并在电容器中储存能量，用于各种自供电设备。

Abstract(#br)Triboelectric nanogenerators (TENGs) with high power-generating performance always attract much attention as one emerging green energy technology. To pursue higher triboelectricity of triboelectric materials and improve output performance of TENGs, various nano/micro-materials with high charge-trapping capabilities were introduced into TENGs as fillers, but challenges remained in single functionality of the fillers.

Abstract(#br)Dielectric polymer materials are indispensable for the fabrication of self-powered nanosystem and electronic skin. However, the performance of the device is often seriously degraded due to the contamination of the surface. It is very important to keep the clean of the surface of the device, especially for the application of wearable devices. In this work, triboelectric nanogenerator (TENG) integrated with TiO 2 photocatalysis is developed for realizing the dual functions of energy generation and self-cleaning interface.

摩擦电纳米发电机作为微系统元件的大量应用拓宽了先进医疗监测和绿色能源系统的获取途径。最近对可穿戴电子技术的研究集中在更复杂的结构和昂贵的材料用于感官应用，导致商业可行性降低。在这里，我们报告了一种生物兼容性、成本效益、高度敏感、结构简单、多功能和可穿戴的摩擦电纳米发电机( TENG )作为一种通用的健康监测装置。采用纤维素纸和聚二甲基硅氧烷( PDMS ) /聚四氟乙烯( PTFE )共聚物电极制备了这种摩擦电式万能健康监测装置( TUHMD )。该装置通过机械触发，对与人体肌肉和呼吸系统相关的多种身体运动表现出高灵敏度和显著的相同信号。该装置还被观察到对声带振动敏感。该设备与计算机辅助系统的集成提供了生理运动的实时数据，可能对个性化医疗、康复和远程监测病人有用。该装置还测试了30 ~ 90拍每分钟( BPM )负载频率，以观察装置的摩擦电性能。TUHMD显示了响应作为一个摩擦电纳米发电机，其范围为12 V，电荷积累可忽略不计，最大容性能为11 F。这种智能装置显示了一个潜力成为一个先进的生物医学传感器，以维持全面的医疗或监测应用。

摘要\n绿色能量收集器Triboelectric nano Generator ( TENG )可以从人体运动中收获机械能到电能，用于可穿戴电子和传感器网络。多孔材料在提高TENG电性能方面发挥了重要作用，本文采用偶氮二异丁腈( AIBN )作为自反应剂对聚二甲基硅氧烷( PDMS )进行改性，通过PDMS预固化与AIBN分解温度的差异，形成自组装的多孔结构( PDMS-N10薄膜)。与未修饰的PDMS相比，基于PDMS-N10的TENG的输出电压和电流分别提高了2.5倍和2.7倍。此外，116个发光二极管可以被点亮，22个µF电容被充电。TENG还被用作传感器或触发器，用于感知肘部、膝盖、腕部或手指的运动，由于其灵活性、耐久性和低成本，可应用于可穿戴设备。

摘要\n摩擦电纳米发电机( TENG )的材料功能化对于TENG实现可持续能量收集的电气性能具有重要作用。本工作提出了一种通过在PDMS基体中填充高介电常数液体(代替固体)来改善聚二甲基硅氧烷( PDMS )复合材料摩擦电性能的方法。这种改善归因于PDMS基体中的高介电常数液体使PDMS的有效厚度减小，同时使PDMS复合材料的介电常数增大。在50 %填充比( PDMS-HD50 )下，与纯PDMS相比，其摩擦电性能输出电压提高了4.5倍，输出电流提高了3.9倍，其结果除了透明性较高外，还优于传统固体介电常数掺杂材料如BaTiO3纳米在PDMS中的结果。