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 遗传学 生物 热力学
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:23
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
运敬完成签到 ,获得积分10
6秒前
amy完成签到,获得积分0
7秒前
scitester完成签到,获得积分10
9秒前
虾米YYY应助hyn采纳,获得20
9秒前
花开四海完成签到 ,获得积分10
11秒前
小贾爱喝冰美式完成签到 ,获得积分10
16秒前
22秒前
颜靖仇完成签到,获得积分10
24秒前
热带蚂蚁完成签到 ,获得积分10
24秒前
颜靖仇发布了新的文献求助10
27秒前
文与武完成签到 ,获得积分10
28秒前
龙腾岁月完成签到 ,获得积分10
30秒前
33秒前
小左完成签到 ,获得积分10
35秒前
Yang完成签到 ,获得积分10
39秒前
CHANG完成签到 ,获得积分10
42秒前
俊逸沛菡完成签到 ,获得积分10
52秒前
天天完成签到 ,获得积分10
53秒前
蓝绝完成签到 ,获得积分10
54秒前
fiu~完成签到 ,获得积分10
55秒前
Lili发布了新的文献求助10
57秒前
巫巫巫巫巫完成签到 ,获得积分10
57秒前
hcjxj完成签到,获得积分10
58秒前
haochi完成签到,获得积分10
1分钟前
clm完成签到 ,获得积分10
1分钟前
MS903完成签到 ,获得积分10
1分钟前
风衣拖地完成签到 ,获得积分10
1分钟前
QCB完成签到 ,获得积分10
1分钟前
xzx完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Lili完成签到,获得积分0
1分钟前
kehe!完成签到 ,获得积分0
1分钟前
1分钟前
兔兔完成签到 ,获得积分10
1分钟前
CJW完成签到 ,获得积分10
1分钟前
缥缈映安完成签到 ,获得积分20
1分钟前
习月阳完成签到,获得积分10
1分钟前
花花猪1989完成签到 ,获得积分10
1分钟前
天将明完成签到 ,获得积分10
1分钟前
莫冰雪完成签到 ,获得积分10
1分钟前
lixinyue完成签到 ,获得积分10
1分钟前
高分求助中
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
宽禁带半导体紫外光电探测器 388
Case Research: The Case Writing Process 300
Global Geological Record of Lake Basins 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 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 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3142849
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2793732
关于积分的说明 7807174
捐赠科研通 2450021
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1303576
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 627016
版权声明 601350