1 国网智能电网研究院有限公司, 北京102209
2 2.国网公司电力智能传感技术实验室，北京102209
3 国网北京电力科学研究院，北京100075
4 4.现场检测技术标准验证实验室，北京102209
5 国网智能电网研究院有限公司, 北京102209河北工业大学 机械工程学院，天津 300401
提出了一种利用铁电偶极子提高摩擦发电机表面电荷密度的方法。利用聚偏氟乙烯(PVDF)的铁电特性，在摩擦电层形成正电荷陷阱，增强摩擦电材料的发电性能，从而提高摩擦电纳米发电机的表面电荷密度。采用铸造工艺和单轴拉伸工艺制备了PVDF薄膜，并将其集成到具有垂直分离结构的摩擦电纳米发电机中。系统地研究了PVDF膜的埋置方向、厚度和极化强度对摩擦纳米发电机输出功率的影响。结果表明，当压电膜厚度为100 μm，最大极化电场为90 MV/m时，摩擦电纳米发电机的峰值功率提高了2.6倍。这项工作为调节摩擦电纳米发电机的性能提供了新的见解。The Influence of Ferroelectric Dipoles on the Output Performance of Triboelectric
多功能复合材料 薄膜 电气性能 摩擦纳米发电机 multifunctional composites thin films electrical properties triboelectric nanogenerator
1 苏州大学纺织与服装工程学院，江苏 苏州 215123
2 现代丝绸国家工程实验室（苏州），江苏 苏州 215123
3 南通纺织丝绸产业技术研究院，江苏 南通 226300
随着对可持续、可穿戴、清洁能源需求的增长，摩擦纳米发电机（TENG）引起了人们广泛的关注。基于纺织品的摩擦纳米发电机（T-TENG）具有轻薄柔软、穿着舒适的优点，一直是设计研究的焦点。由于纤维和纱线是纺织品的基本单位，纤维/纱线基TENG可以通过后续加工处理制备成不同结构的织物或集成在其他织物中，充分保留织物结构本身的优势，因此设计和开发具有优异性能的纤维/纱线基TENG被认为是制造T-TENG根本解决方案之一。本文介绍了TENG的基本原理、纤维/纱线基TENG制造技术，并对纤维/纱线基TENG的集成策略进行了综述，最后对制备纤维/纱线基TENG提出了展望并总结了面临的挑战。
摩擦纳米发电机 纤维 纱线 智能纺织品 激光与光电子学进展
2023, 60(13): 1316011
1 1.上海工程技术大学 材料工程学院, 上海 201620
2 2.东华大学 材料科学与工程学院, 纤维材料改性国家重点实验室, 上海 201620
3 3.东华大学 教育部先进玻璃制造技术工程中心, 上海 201620
摩擦纳米发电机(Triboelectric Nanogenerator, TENG)是一种将微小机械能转化为电能并加以收集利用的绿色能源器件, 具有活性材料种类广泛、器件结构简单以及易于集成等特点。较低的输出功率密度是目前阻碍其实际应用的主要因素之一。如何通过材料组分设计与制备提高其输出功率密度及能量转化效率, 是目前该领域研究者关注的热点问题。在摩擦纳米发电机常用的活性材料-高分子聚合物中引入功能性填料是一种简便且高效的改性方法, 不仅能够对薄膜摩擦电性能进行优化、提高输出性能, 还能够赋予其新功能, 可谓一举多得。因此, 此类复合薄膜已广泛应用于TENG领域, 例如TiO2、SiO2、BaTiO3、ZnSnO3、MoS2、石墨烯、二维黑磷等无机填料对复合材料的性能均有不同程度的优化, TENG的输出功率密度最高提升了数十倍。本文结合国内外研究现状, 按照填料对基体材料表面性能以及电学性能优化作用两个方面进行阐述, 综述了复合材料薄膜在摩擦纳米发电机中的研究进展, 并展望了未来复合材料用于提高TENG输出性能研究的发展方向。
无机填料 复合薄膜 表面性能 电学性能 输出功率密度 摩擦纳米发电机 综述 inorganic filler composite film surface property electrical property output power density triboelectric nanogenerator review
山西大学 激光光谱研究所, 极端光学协同创新中心, 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 太原 030006
本研究提出并制备了一种以石墨烯森林为电极的摩擦纳米发电机。利用等离子体增强化学气相沉积工艺制备了与其它墙形竖直薄片状的石墨烯形貌差异较大的石墨烯森林。此石墨烯森林具有低薄膜电阻((110±5) Ω/□)以及独特的离散“树状”结构, 有利于石墨烯森林与其他电极材料之间的接触和摩擦。根据石墨烯森林的形貌优势, 将聚酰亚胺膜和石墨烯森林膜作为电极组装摩擦纳米发电机, 其开路电压可达20 V, 短路电流可达0.75 μA。此外, 还讨论了基于石墨烯森林的摩擦纳米发电机的工作原理。最后, 利用此纳米发电机点亮了演示电路中三个不同颜色的LED, 证明了石墨烯森林在摩擦纳米发电机中的有效应用。
石墨烯森林 等离子体增强化学气相沉积 摩擦纳米发电机 graphene forest plasma enhanced chemical vapor deposition triboelectric nanogenerator
