Dynamic interfacial electrostatic energy harvesting via a single wire

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作者
Lixia He,Yikui Gao,Di Liu,Yuexiao Hu,Jianxun Shi,Jiayue Zhang,Xinyuan Li,Bingzhe Jin,Baofeng Zhang,Zhong Lin Wang,Jie Wang
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science (AAAS)]
卷期号:10 (24) 被引量:3
标识
DOI:10.1126/sciadv.ado5362
摘要

Spontaneously occurred electrostatic breakdown releases enormous energy, but harnessing the energy remains a notable challenge due to its irregularity and instantaneity. Here, we propose a revolutionary method that effectively harvests the energy of dynamic interfacial electrostatic breakdown by simply imbedding a conductive wire (diameter, 25 micrometers) beneath dielectric materials to regulate the originally chaotic and distributed electrostatic energy resulted from contact electrification into aggregation, effectively transforming mechanical energy into electricity. A point-charge physical model is proposed to explain the power generation process and output characteristics, guide structural design, and enhance output performance. Furthermore, a quantified triboelectric series including 72 dielectric material pairs is established for materials choice and optimization. In addition, a high voltage of over 10 kilovolts is achieved using polytetrafluoroethylene and polyethylene terephthalate. This work opens a door for effectively using electrostatic energy, offering promising applications ranging from novel high-voltage power sources, smart clothing, and internet of things.
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