Biofilm material based triboelectric nanogenerator with high output performance in 95% humidity environment

摩擦电效应 纳米发生器 湿度 材料科学 分子 相对湿度 聚合物 复合材料 水分 淀粉 纳米技术 化学工程 化学 有机化学 工程类 物理 压电 热力学
作者
Nannan Wang,Youbin Zheng,Yange Feng,Feng Zhou,Daoai Wang
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:77: 105088-105088 被引量:111
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2020.105088
摘要

Moisture in environment can severely decrease the output of the solid-solid triboelectric nanogenerators (TENGs) which usually hinders their further practical applications. To solve this problem, in this paper we fabricated a new type of biofilm materials based TENG, which can work stably in high humidity environment with high output performance by forming hydrogen bond with water molecules. In high humidity environment the hydroxyl-rich biomaterials, such as starch molecules, and water molecules could form hydrogen bonds spontaneously to fix water molecules on the surface, which allows water molecules to participate in triboelectric charging as a more electropositive material to obtain a higher output of TENG. Different from the traditional polymer materials based TENGs, the output of the starch films based TENG increases with the increase of the environmental humidity. The output current and voltage could increase from 6.2 μA to 110 V to 16.6 μA and 330 V with the ambient humidity increasing from 15% to 95%, respectively, which is about 12 times larger than that of the traditional nylon-11 based TENG in the humidity of 95%. It is an important supplement of TENG family and highly expand application scopes for energy harvesting and self-powered sensors in high humidity environment, especially in cloudy, foggy days or under water and sweat conditions.
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