高可拉伸的氧酸盐生物纳米复合材料用于高性能 triboelectric 纳米发电机

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术 纳米技术
• 可再生能源可再生能源是可再生能源.

背景情况:

• 三电纳米发电机 (TENGs) 可以将机械能量转化为电力,但在生物材料方面存在局限性.
• 现有的生物纳米复合材料存在高成本,复杂合成,不稳定性和低产量问题.
• 氧酸盐 (HA) 是一种生物相容且强大的废物材料,是潜在的解决方案.

研究的目的:

• 为TENG应用开发一种新型酸 (HA) 装载的聚甲基素 (PDMS) 生物纳米复合物.
• 通过利用HA的特性来提高能量收获,克服当前TENGs的局限性.
• 探索HA/PDMS-TENGs在可穿戴设备中的生物力学能量采集的潜力.

主要方法:

• 通过将不同数量的HA加载到PDMS中,制造出负 triboelectric bionanocomposite.
• 在机械应力下,HA/PDMS-TENG的电输出 (电压,电流,表面电荷密度,功率密度) 的表征.
• 评估TENG在20,000个周期中的稳定性,并评估其机械性能,包括伸展性.

主要成果:

• 与纯 PDMS 相比,HA/PDMS-TENG 显示出显著改善的输出性能,电压,电流和功率密度分别增加了 6,9 和 10 倍.
• 优化的TENG实现了300 V,22.4 μA,90.36 μC m-2和27.34 W m-2的稳定输出,归因于1512 mV的表面电位.
• 这种HA/PDMS生物纳米复合材料表现出极好的循环稳定性 (>20,000个循环) 和显著的伸展性 (>290%),增强了机械性能.

结论:

• 开发的HA/PDMS-TENG有效地利用生物力学能量,为自动供电的可穿戴设备提供了一个有前途的解决方案.
• 生物纳米复合材料的增强性能,稳定性和伸展性为大规模生产和部署铺平了道路.
• 这项技术可以为电容器充电,为LED供电,并运行低功耗电子产品,从而推进自动供电传感应用.