自动供电的可穿戴TENG传感器使用NiCo2O4/ZnO辅料-嵌入式多层电纤维-Mat用于人机交互
Bithika Mandal1, Shailendra Kumar2, Animesh Maji1,3
1Electric Mobility & Tribology Research Group, Council of Scientific and Industrial Research-Central Mechanical Engineering Research Institute, Durgapur 713209, India.
ACS applied materials & interfaces
|May 22, 2025
概括
一个新的灵活的Triboelectric纳米发电机 (TENG) 收集用于可穿戴电子产品的机械能量. 这种绿色技术显著提高了功率输出,使得自动供电的智能小工具和人机交互成为可能.
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:
- 在物联网 (IoT) 时代,对可持续能源解决方案的需求日益增加.
- 需要先进的可穿戴生物电子和绿色技术来应对环境问题.
- 化石燃料的耗尽需要探索替代能源.
研究的目的:
- 开发一个高性能灵活的Triboelectric纳米发电机 (TENG) 用于可穿戴生物电子.
- 调查TENGs在从低频机械源收集绿色能源方面的潜力.
- 通过材料优化,提高TENG设备的输出性能.
主要方法:
- 使用堆叠的多层复合纤维 (聚乙烯二化物) 和超P碳黑介质纹理聚二甲基素薄膜制造TENG设备.
- 将NiCo2O4/ZnO辅充剂纳入纤维中,以创建不同的复合材料组合物 (例如PNZ15).
- 通过在各种条件下测量开通电路电压,短路电流,输出功率和功率密度来测试TENG设备的性能.
主要成果:
- 通过PNZ15复合材料实现了最大开通电压~127V和短路电流9.4μA.
- 在4MΩ负载阻力下获得710μW的最大输出功率,功率密度为~178μW cm−2,比光纤材料提高了~225%.
- 展示了该设备用于点亮LED和供电小型电子设备的能力,突出了其实际应用潜力.
- 证实,介电填充剂的数量显著提高了TENG的输出性能.
结论:
- 开发的灵活的TENG显示了从生物力学来源收集绿色能源的巨大潜力.
- 优化的TENG设备适用于自动供电的可穿戴设备,可以集成到智能纳米设备中,用于人机交互.
- 这项研究通过TENG技术的先进材料设计提供了有效的协同能源采集策略.
