Stretchable freezing-tolerant triboelectric nanogenerator and strain sensor based on transparent, long-term stable, and highly conductive gelatin-based organohydrogel

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作者
Min Wu,Xin Wang,Yifan Xia,Yan Zhu,Shunli Zhu,Chunyang Jia,Wenyu Guo,Qingqing Li,Zhengguang Yan
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:95: 106967-106967 被引量:168
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2022.106967
摘要

Conductive hydrogels have attracted tremendous attention for the next-generation electronic/energy/robotic application owing to their excellent mechanical and electrical properties, including stretchability, high conductivity, and stability. How to simultaneously realize their highly transparent, self-healing, antifreezing/antidrying, biocompatible and highly conductive features through a simple approach is still a challenge. Herein, the stretchable freezing-tolerant triboelectric nanogenerator (TENG) and strain sensor have been developed based on a transparent, long-term stable, and highly conductive gelatin/NaCl organohydrogel (GNOH), which is prepared via a facile immersion strategy in a glycerol/water binary solvent. The GNOH demonstrates superior merits of strain (300%), transparency (85%), high conductivity (1.6 S/m), freezing tolerance (−20 ℃), self-healing capability (91%), and environment stability (over 30 days). Furthermore, the wearable strain sensors enable the detecting, quantifying, and monitoring of human activities with high sensitivity of about 2.5 (strain of 0–200%). Meanwhile, the fabricated TENG in single-electrode mode can achieve excellent electrical outputs to power portable electronics when efficiently harvesting biomechanical energies, even at harsh cold temperature (−20 ℃). Additionally, a flexible self-powered calculator based on the arrayed TENG as touch panel is also explored for human-machine interaction (HMI). This study paves the way for potential applications in wearable electronics, healthcare monitoring, biomechanical energy harvesting and HMI.
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