Asymmetric permittivity enhanced bilayer polycaprolactone nanofiber with superior inner interfacial polarization and charge retention for high-output and humidity-resistant triboelectric nanogenerators

摩擦电效应 材料科学 聚己内酯 静电纺丝 纳米发生器 介电常数 纳米纤维 复合材料 相对湿度 双层 相对介电常数 光电子学 湿度 电介质 聚合物 压电 物理 热力学 生物 遗传学
作者
Jixin Zhong,Xiaojuan Hou,Jian He,Feng Xue,Yun Yang,Liang Chen,Junbin Yu,Jiliang Mu,Wenping Geng,Xiujian Chou
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:98: 107289-107289 被引量:22
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2022.107289
摘要

High-output triboelectric nanogenerators (TENGs) are promising complements of chemical batteries in wearable systems. However, the charge dissipation on tribomaterials in moisture environments remains a challenge impacting the stable energy supply. Herein, asymmetric permittivity manipulation is proposed as a novel strategy to simultaneously improve the output performances and humidity resistance of TENGs. An electrospinning bilayer polycaprolactone (PCL) nanofiber (BPF) composed of outer PCL and inner PCL/CNTs nanofibers which differ widely in permittivity is served as the efficient positive tribomaterial. Benefitting from the increased friction area and dual interfacial polarization in the bilayer dielectric, the transferred charge of the BPF-TENG increases by 740% compared to the PCL gel film-based device, reaching 210 nC at 1 Hz. Significantly, a high-speed camera system verifies that the porous hydrophobic PCL nanofiber with a water contact angle of 125 degrees can effectively reduce the accumulation of water droplet on the material surface, contributing to stable output from 20% to 80% relative humidity. The optimized BPF-TENG generates a high peak-to-peak voltage of 2.24 kV and a power density of 54 W/m2 in 80% humidity. Besides, by harvesting biomechanical energy, a 1000 µF capacitor can be charged to 3 V and continuously drive electronics to work in wet weather. This strategy can be extended to various commercialized tribo-negative polymers and enables large-scale industrial manufacturing of high-output and humidity-resistant TENGs.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
2秒前
hxx完成签到,获得积分10
3秒前
DYH发布了新的文献求助10
3秒前
大个应助芥末采纳,获得10
4秒前
虞无声发布了新的文献求助10
5秒前
海城好人完成签到,获得积分10
6秒前
金轩完成签到 ,获得积分10
7秒前
打打应助2420574910采纳,获得10
8秒前
大方代萱关注了科研通微信公众号
8秒前
帮我下一下完成签到,获得积分10
8秒前
逆蝶发布了新的文献求助10
8秒前
星星和小鱼完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
852应助等待的音响采纳,获得10
17秒前
Bzq发布了新的文献求助10
19秒前
勤恳的铃铛完成签到,获得积分10
19秒前
果子爱学习完成签到 ,获得积分10
22秒前
大方代萱发布了新的文献求助10
24秒前
25秒前
舒服的乘风完成签到 ,获得积分10
26秒前
27秒前
27秒前
grape完成签到,获得积分10
28秒前
28秒前
一个完成签到 ,获得积分10
30秒前
今后应助Albert采纳,获得10
31秒前
领导范儿应助louis采纳,获得10
31秒前
Sunhaoyun发布了新的文献求助20
33秒前
机智鱼关注了科研通微信公众号
33秒前
Likezhen关注了科研通微信公众号
38秒前
39秒前
40秒前
40秒前
蓝猫胖胖发布了新的文献求助10
41秒前
福气番茄完成签到,获得积分10
42秒前
sherry0019发布了新的文献求助10
43秒前
Bzq完成签到,获得积分10
43秒前
蝴蝶变成毛毛虫完成签到,获得积分10
43秒前
离子电池发布了新的文献求助10
44秒前
HarryYang完成签到 ,获得积分10
44秒前
高分求助中
LNG地下式貯槽指針(JGA指-107) 1000
LNG地上式貯槽指針 (JGA指 ; 108) 1000
Generalized Linear Mixed Models 第二版 1000
Preparation and Characterization of Five Amino-Modified Hyper-Crosslinked Polymers and Performance Evaluation for Aged Transformer Oil Reclamation 700
Operative Techniques in Pediatric Orthopaedic Surgery 510
How Stories Change Us A Developmental Science of Stories from Fiction and Real Life 500
九经直音韵母研究 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 免疫学 细胞生物学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2929291
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2580406
关于积分的说明 6960045
捐赠科研通 2229423
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1184558
版权声明 589511
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 579824