3D Orthogonal Woven Triboelectric Nanogenerator for Effective Biomechanical Energy Harvesting and as Self‐Powered Active Motion Sensors

纳米发生器 摩擦电效应 能量收集 材料科学 可穿戴技术 可穿戴计算机 织物 数码产品 功率(物理) 电气工程 计算机科学 压电 工程类 嵌入式系统 复合材料 物理 量子力学
作者
Kai Dong,Jianan Deng,Yunlong Zi,Yi‐Cheng Wang,Cheng Xu,Haiyang Zou,Wenbo Ding,Yejing Dai,Bohong Gu,Baozhong Sun,Zhong Lin Wang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:29 (38) 被引量:345
标识
DOI:10.1002/adma.201702648
摘要

The development of wearable and large‐area energy‐harvesting textiles has received intensive attention due to their promising applications in next‐generation wearable functional electronics. However, the limited power outputs of conventional textiles have largely hindered their development. Here, in combination with the stainless steel/polyester fiber blended yarn, the polydimethylsiloxane‐coated energy‐harvesting yarn, and nonconductive binding yarn, a high‐power‐output textile triboelectric nanogenerator (TENG) with 3D orthogonal woven structure is developed for effective biomechanical energy harvesting and active motion signal tracking. Based on the advanced 3D structural design, the maximum peak power density of 3D textile can reach 263.36 mW m −2 under the tapping frequency of 3 Hz, which is several times more than that of conventional 2D textile TENGs. Besides, its collected power is capable of lighting up a warning indicator, sustainably charging a commercial capacitor, and powering a smart watch. The 3D textile TENG can also be used as a self‐powered active motion sensor to constantly monitor the movement signals of human body. Furthermore, a smart dancing blanket is designed to simultaneously convert biomechanical energy and perceive body movement. This work provides a new direction for multifunctional self‐powered textiles with potential applications in wearable electronics, home security, and personalized healthcare.
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