坚固且超薄的纳米纤维素/MXene复合膜及其在高效发电和传感方面的性能

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) 在能源采集和自动供电传感器方面越来越重要.
• 纤维素纳米纤维 (CNFs) 为电子设备提供了一个可持续和灵活的平台.

研究的目的:

• 使用与MXene复合的TEMPO氧化纤维素纳米纤维 (TOCNF) 开发一种高性能TENG.
• 为了研究TOCNF和MXene对TENG性能的协同作用.
• 为了证明复合材料作为自动供电的传感器的潜力,用于运动和写作检测.

主要方法:

• 使用MXene合成TEMPO氧化纤维素纳米纤维 (TOCNF) 来制造复合膜.
• 使用MXene/TOCNF作为负摩擦层和电极,用尼龙作为正层制造TENG设备.
• 描述TENGs的电力输出 (开放电路电压,短路电流,传输电荷).
• 评估TENG作为人类运动和写作的自动供电传感器的性能.

主要成果:

• 含有50%重量的MXene的MXene/TOCNF复合膜表现出最佳的性能.
• 组装的TENG实现了210V的开放电路电压,0.84μA的短路电流,以及8.6nC的传输电荷.
• 在对人类运动和文字的反应中,TENG表现出敏感和稳定的信号生成,作为自动供电传感器.

结论:

• TOCNF和MXene的协同组合提高了TENG的性能,这是由于含有碳酸盐和F的组.
• 灵活的纳米纤维素/MXene复合膜可以有效地作为TENG中的摩擦层和电极.
• 这项工作突显了使用可持续纤维素材料在先进的TENG应用和自动供电传感器中的潜力.