Triboelectric Nanogenerator-Based Near-Field Electrospinning System for Optimizing PVDF Fibers with High Piezoelectric Performance

材料科学 纳米发生器 静电纺丝 摩擦电效应 压电 聚偏氟乙烯 电压 复合材料 纤维 能量收集 纳米纤维 纺纱 光电子学 功率(物理) 聚合物 电气工程 物理 量子力学 工程类
作者
Yuanchao Guo,Haonan Zhang,Yiming Zhong,Shiwei Shi,Zhongzhu Wang,Peihong Wang,Yan Zhao
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (4): 5242-5252 被引量:49
标识
DOI:10.1021/acsami.2c19568
摘要

Electrospinning is an effective method to prepare polyvinylidene fluoride (PVDF) piezoelectric fibers with a high-percentage β phase. However, as an energy conversion material for micro- and nanoscale diameters, PVDF fibers have not been widely used due to their disordered arrangement prepared by traditional electrospinning. Here, we designed a near-field electro-spinning (NFES) system driven by a triboelectric nanogenerator (TENG) to prepare PVDF fibers. The effects of five important parameters (PVDF concentration, needle inner diameter, TENG pulse DC voltage (TPD-voltage), flow rate, and drum speed) on the β phase fraction of PVDF fiber were optimized one by one. The results showed that the electrospun PVDF fibers had uniform diameter and controllable parallel arrangement. The β phase content of the optimized PVDF fiber reached 91.87 ± 0.61%. For the bending test of a single PVDF fiber piezoelectric device, when the strain is 0.098%, the electric energy of the single PVDF fiber device of NFES reaches 7.74 pJ and the energy conversion efficiency reaches 13.5%, which is comparable to the fibers prepared by the commercial power-driven NFES system. In 0.5 Hz, the best matching load resistance of a PVDF single fiber device is 10.6 MΩ, the voltage is 6.1 mV, and the maximum power is 3.52 pW. Considering that TENG can harvest micromechanical energy in the low frequency environment, the application scenario of the NFES system can be extended to the wild or remote mountainous areas without traditional high-voltage power supply. Therefore, the electrospun PVDF fibers in this system will have potential applications in high-precision 3D fabrication, self-powered sensors, and flexible wearable electronic products.
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
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
写个锤子完成签到,获得积分10
1秒前
betty完成签到,获得积分10
3秒前
风中小蕊发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
51区发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
一个球一个蛋儿完成签到,获得积分10
5秒前
7秒前
搞怪的千秋完成签到,获得积分10
7秒前
miaomiao完成签到,获得积分10
8秒前
彭于晏应助754采纳,获得10
9秒前
Yangon发布了新的文献求助10
14秒前
小呆子发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
14秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
15秒前
shell完成签到,获得积分10
15秒前
金汐完成签到,获得积分10
16秒前
布里田完成签到 ,获得积分10
16秒前
yh完成签到,获得积分10
17秒前
yy关闭了yy文献求助
18秒前
科研通AI6.1应助娜娜采纳,获得10
18秒前
无花果应助乐邦采纳,获得10
18秒前
18秒前
19秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
Sicily发布了新的文献求助10
20秒前
清修完成签到,获得积分10
20秒前
李健应助Yangon采纳,获得10
21秒前
拉哈80应助痴情的香魔采纳,获得20
22秒前
22秒前
Muncy完成签到 ,获得积分10
24秒前
26秒前
星辰大海应助小呆子采纳,获得10
26秒前
心灵美鑫完成签到 ,获得积分10
26秒前
27秒前
lyk2815完成签到,获得积分10
27秒前
一万朵蝴蝶完成签到,获得积分10
30秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 40000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Ägyptische Geschichte der 21.–30. Dynastie 2500
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5742315
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5407721
关于积分的说明 15344704
捐赠科研通 4883721
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2625220
邀请新用户注册赠送积分活动 1574084
关于科研通互助平台的介绍 1531060