An Ultrarobust and High‐Performance Rotational Hydrodynamic Triboelectric Nanogenerator Enabled by Automatic Mode Switching and Charge Excitation

摩擦电效应 纳米发生器 材料科学 能量收集 电容器 光电子学 机械能 电气工程 电压 激发 耐久性 转速 能量(信号处理) 机械工程 功率(物理) 工程类 复合材料 物理 量子力学
作者
Shaoke Fu,Wencong He,Qian Tang,Zhao Wang,Wenlin Liu,Qianying Li,Chuncai Shan,Li Long,Chenguo Hu,Hong Liu
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (2) 被引量:129
标识
DOI:10.1002/adma.202105882
摘要

The triboelectric nanogenerator (TENG) is an emerging technology for ambient mechanical energy harvesting, which provides a possibility to realize wild environment monitoring by self-powered sensing systems. However, TENGs are limited in some practical applications as a result of their low output performance (low charge density) and mechanical durability (material abrasion). Herein, an ultrarobust and high-performance rotational TENG enabled by automatic mode switching (contact mode at low speed and noncontact at high speed) and charge excitation is proposed. It displays excellent stability, maintaining 94% electrical output after 72 000 cycles, much higher than that of the normal contact-mode TENG (30%). Due to its high electrical stability and large electrical output, this TENG powers 944 green light-emitting diodes to brightness in series. Furthermore, by harvesting water-flow energy, various commercial capacitors can be charged quickly, and a self-powered fire alarm and self-powered temperature and humidity detection are realized. This work provides an ideal scheme for enhancing the mechanical durability, broadening the range of working frequency, and improving the electrical output of TENGs. In addition, the high-performance hydrodynamic TENG demonstrated in this work will have great applications for Internet of Things in remote areas.
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