基于富含硫聚合物复合物的高性能但可持续的三电纳米发电机,具有MXene分离结构
Woongbi Cho1,2, Sungsu Kim1,2, Hyeonhoo Lee1,2
1Department of Organic and Nano Engineering, Hanyang University, 222 Wangsimni-ro, Seongdong-gu, Seoul, 04763, Republic of Korea.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|August 7, 2024
概括
本研究介绍了一种可持续的富硫聚合物/MXene复合物,用于高性能 triboelectric纳米发电机 (TENGs). 这种环保的替代品避免了有害的聚合物,提供了更好的发电和耐用性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 收集能源 收集能源
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 三电纳米发电机 (TENGs) 经常使用聚合物,由于可能释放的聚和甲基物质 (PFAS),引发了环境问题.
- 由于PFAS与免疫毒性有关,因此需要为TENG应用提供可持续的替代方案.
研究的目的:
- 使用富硫聚合物 (SRP) /MXene复合物开发一种高性能和环保的TENG.
- 解决与传统的聚合物基TENGs相关的环境缺陷.
主要方法:
- 将MXene纳入SRP矩阵中,以创建具有最小MXene含量 (<0.5 wt%) 的同质复合结构.
- 利用硫的高电子亲和力和SRP中的动态二硫化物键,以提高性能和可重复使用性.
- 在冠状病毒释放处理后,将复合材料缩放到4英寸的晶圆尺寸.
主要成果:
- 与之前的基于SRP的TENG相比,SRP/MXene复合体显著提高了峰值电压 (2.9倍) 和峰值电流 (19.5倍).
- 由于可动态交换的二硫化物键,复合材料表现出极好的可重复使用性,保持性能和模量.
- 扩大规模的TENG实现了3.80W m-2的峰值功率密度,提高了8.4倍.
结论:
- 开发的SRP/MXene复合物为基于聚合物的TENG提供了一个可持续和高性能的替代品.
- 该材料的独特特性,包括增强的介电特性和自我修复能力,为环保的能源采集解决方案铺平了道路.
