Water wave energy harvesting and self-powered liquid-surface fluctuation sensing based on bionic-jellyfish triboelectric nanogenerator

摩擦电效应 纳米发生器 水母 静电感应 材料科学 能量收集 机械能 光电子学 纳米技术 弹性(材料科学) 功率(物理) 复合材料 压电 物理 电极 生物 量子力学 生态学
作者
Baodong Chen,Wei Tang,Chuan He,Chao Deng,Lei Yang,Laipan Zhu,Jian Chen,Jiajia Shao,Long Liu,Zhong Lin Wang
出处
期刊:Materials Today [Elsevier BV]
卷期号:21 (1): 88-97 被引量:209
标识
DOI:10.1016/j.mattod.2017.10.006
摘要

Due to the natural working mechanism of triboelectric nanogenerators (TENGs), potential energy stored by elastic materials may not be effectively converted into electric power, post mechanical triggering. Here, we report a practical bionic-jellyfish triboelectric nanogenerator (bjTENG) with polymeric thin film as the triboelectric material, which is shape-adaptive, with a hermetic package and a unique elastic resilience structure, similar to the behavior of a jellyfish. The charge separation in the elastic resilience of this bionic-structure is based on the liquid pressure-induced contact-separation of the triboelectric layers. On the basis of the conjunction of the triboelectrification and the electrostatic induction, a sustainable and enhanced output performance of 143 V, 11.8 mA/m2 and 22.1 μC/m2 under a low frequency of 0.75 Hz and at a water depth of 60 cm is produced, which can be used to supply power for dozens of green LEDs or a temperature sensor directly. More significantly, bjTENG is believed to be a priority technology which is attributable to its highly sensitivity, portability, and suitability for continuous detection of water level and fluctuation. Furthermore, a wireless self-powered fluctuation sensor early-warning system, which provides exact and wireless monitoring of fluctuation of a liquid surface, is also successfully developed.
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