超低CNTs填充高性能快速自修复摩擦电纳米发电机用于可穿戴电子

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:55
文章英文标题
Ultra-low CNTs filled high-performance fast self-healing triboelectric nanogenerators for wearable electronics
正文
自愈式摩擦电纳米发电机( SH-TENGs )具有自愈速度快、输出性能高、穿着舒适等优点,在可穿戴电子设备中有着广泛而广阔的应用前景。本工作提出了一种高性能水凝胶基SH-TENG,该SH-TENG由高介电摩擦电层( HDTL )、自修复水凝胶电极层( SHEL )和物理交联层( PCLL )组成。与纯PDMS相比,添加0.01 wt . % CNTs的PDMS的短路转移电荷( 44 nC )和开路电压( 132 V )提高了一倍。在聚乙烯醇( PVA )中加入甘油、聚多巴胺颗粒( PDAP )和石墨烯,制备自愈水凝胶电极层。SHEL在暴露于空气中1 min就能在体力上自愈。自愈效率达到98 %。PCLL由聚甲基氢硅氧烷( PMHS )和PDMS组成。它在亲水凝胶和疏水PDMS层之间形成良好的物理键。SH-TENG的电输出性能在1min内可达到未损伤的94 %。SH-TENG ( 6 × 6 cm2 )具有良好的稳定性和优异的电学性能,可同时供电37个LED。
文章内容(英文)
Self-healing triboelectric nanogenerators (SH-TENGs) with fast self-healing, high output performance, and wearing comfort have wide and promising applications in wearable electronic devices. This work presents a high-performance hydrogel-based SH-TENG, which consists of a high dielectric triboelectric layer (HDTL), a self-healing hydrogel electrode layer (SHEL), and a physical cross-linking layer (PCLL). Carbon nanotubes (CNTs), obtained by a chemical vapor deposition (CVD) method, were added into polydimethylsiloxane (PDMS) to produce the HDTL. Compared with pure PDMS, the short-circuit transferred charge (44 nC) and the open circuit voltage (132 V) are doubled for PDMS with 0.01wt.% CNTs. Glycerin, polydopamine particles (PDAP) and graphene were added to poly (vinyl alcohol) (PVA) to prepare the self-healing hydrogel electrode layer. SHEL can physically self-heal in ∼1 min when exposed to air. The self-healing efficiency reaches up to 98%. The PCLL is made of poly(methylhydrosiloxane) (PMHS) and PDMS. It forms a good physical bond between the hydrophilic hydrogel and hydrophobic PDMS layers. The electric output performance of the SH-TENG can reach 94% of the undamaged one in 1 min. The SH-TENG (6 × 6 cm\u003csup\u003e2\u003c/sup\u003e) exhibits good stability and superior electrical performance, enabling it to power 37 LEDs simultaneously.
来源出处
Journal|[J]Composites Science and TechnologyVolume 208, 2021. PP 108733-
DOI
https://doi.org/10.1016/J.COMPSCITECH.2021.108733

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