一个微圆顶阵列 triboelectric 纳米发电机与纳米复合材料介电增强层用于可穿戴式压力传感和步态分析

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术 纳米技术
• 收集能源 收集能源

背景情况:

• 三电纳米发电机 (TENGs) 受到灵敏度范围,输出功率和灵活性的限制.
• 目前的研究往往侧重于表面修改,忽视了电荷存储改进.

研究的目的:

• 开发一种灵活的TENG,具有增强的介电特性,以提高性能.
• 调查TENG作为自动供电传感器和能源收获器的潜力.

主要方法:

• 使用微圆顶阵列Ecoflex tribo-negative层和碳黑/Ecoflex复合介电层制造一个灵活的TENG.
• 使用含有氧气的碳体等离子体进行表面处理.
• 输出电压,功率密度和压力灵敏度的表征.
• 将其集成到内中,用于步态分析和评估能量收集能力.

主要成果:

• 由于在介电层中形成微电容器,提高了输出电压和能源效率.
• 实现了 197.4 mW m-2 的功率密度.
• 证明压力灵敏度为2.57 V kPa^{-1 (低压) 和1.70 V kPa-1 (高压).}
• 成功地用于自动供电的步态分析,并连续收集了89.4V的峰值-峰值电压.

结论:

• 拟议的灵活的TENG设计通过介电增强和表面处理显著提高性能.
• 在可穿戴,自动供电的传感和能量收集应用中,TENG显示出很大的前景.