超弹性,疏水性复合气凝用于 triboelectric纳米发电机
Shize Fang1,2, Xin Xu1, Yu Wei1
1State Key Laboratory of Biobased Fiber Manufacturing Technology, Tianjin Key Laboratory of Pulp and Paper, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China. liuyangtust@tust.edu.cn.
Nanoscale
|March 4, 2025
概括
研究人员开发了一种超弹性,疏水性纤维素纳米纤维 (CNF) /MXene气凝用于 triboelectric纳米发电机 (TENGs). 这种生物基材料增强了来自环境来源的能源采集,提供了可持续的解决方案.
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:
- 环保的能源采集设备对于生态保护至关重要.
- 开发生物基能源采集设备是迫切需要的.
- 纤维素纳米纤维 (CNF) 气凝在 triboelectric 纳米发电机 (TENGs) 中面临着挑战,原因是机械性能差和水性.
研究的目的:
- 制造用于TENGs的超弹性和疏水性CNF/MXene复合气凝.
- 为了克服在TENG应用中使用纯CNF气凝的局限性.
- 提高生物基 TENGs 的性能和稳定性.
主要方法:
- 使用光连交联制造CNF/MXene复合气凝的制造.
- 采用定向冷干燥组装结构,以提高性能.
- 机械性能 (压缩应变,反弹),疏水性和电化学性能的表征.
主要成果:
- 制造的气凝具有超弹性 (80%的压力应变) 和高水性 (接触角度=137.65°).
- 采用MXene和silane合剂增加了电子阴性和电荷密度.
- 在1000个循环中,CNF/MXene气凝实现了100 V的输出电压和900 nC cm−3的短路电荷密度.
结论:
- 开发的CNF/MXene气凝为TENGs提供了卓越的机械和疏水性能.
- 这种生物基材料显示出有效收集能源的巨大潜力.
- 应用包括自动供电传感器和雨水能量收集设备.
