基于PTFE纱线包裹PDMS / MnO2NW混合弹性体的摩擦电纳米发电机/超级电容器一体式自供电纺织品

由 ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:58
文章英文标题
Triboelectric nanogenerator/supercapacitor in-one self-powered textile based on PTFE yarn wrapped PDMS/MnO2NW hybrid elastomer
正文
摩擦电纳米发电机/超级电容器( TENG- SC )被认为在可穿戴/便携式生物运动能量采集/存储电子方面具有巨大的潜力，但许多TENG因其耐磨性差、构型复杂等特点，几乎无法满足可穿戴电子的需求。设计了一种环剥-编织方法，直接编织聚二甲基硅氧烷/ MnO2纳米线( PDMS / MnO2 NW )包复导电碳布纱线( CCT @ PDMS / MnO2 NW )的柔性PTFE纱线，该纱线可作为可穿戴的TENG纺织品，用于获取生物运动能量。通过改变MnO2 NW的质量负载，调节PDMS / MnO2 NW弹性体的介电常数，获得了优越的发电性能。获得的TENG纺织品可将各种形式的生物运动能量转换为电信号，可获得最大输出电压约380   V，并可轻松点亮200个串接LED。此外，采用TENG编织全固态纱线型非对称超级电容器作为储能单元，具有较高的体积能量密度和优异的循环稳定性。由于整个系统具有柔性的全纱线式结构，SC和TENG可以很容易地织成布料，实现生物运动能量的连续采集和存储，在可穿戴、轻量化、舒适的连续生物运动能量采集/存储装置和多功能压力传感等方面显示出极大的方便和巨大的应用前景。
文章内容（英文）
Triboelectric nanogenerator/supercapacitor (TENG-SC) is believed to have great potential for wearable/portable bio-motion energy harvesting/storage electronics, but many TENGs could rarely be satisfactory to wearable electronics because of their poor wearability and complex configurations. Herein, a round-tripping-knitting strategy is devised to directly knit flexible PTFE yarn closing around polydimethylsiloxane/MnO 2 nanowire (PDMS/MnO 2 NW)-coated conductive carbon cloth yarns (CCT@PDMS/MnO 2 NW) that can be used as wearable TENG textile to harvest bio-motion energy. Superior power generation performance was obtained by modulating the dielectric permittivity of PDMS/MnO 2 NW elastomer based on variations in the mass-loading of MnO 2 NW. The obtained TENG textile can convert various forms of bio-motion energy into electrical signal and the maximum output voltage of about 380 V can be obtained and easily light up 200 serially connected LEDs. Additionally, all-solid-state yarn-type asymmetric supercapacitor was woven with TENG and act as energy storage unit, which demonstrates high volumetric energy density and excellent cyclic stability. Because of the flexible all yarn-type structure of the entire system, the SC and TENG can be easily woven into cloth to continuously harvest and store bio-motion energy, which demonstrates great convenience and immense applications as wearable, lightweight, comfortable continuous bio-motion energy harvesting/storage device and versatile pressure sensing.
来源出处
Journal|[J]Nano EnergyVolume 84, 2021.
DOI
https://doi.org/10.1016/J.NANOEN.2021.105918

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