Performance-enhanced eco-friendly triboelectric nanogenerator via wettability manipulation of lignin

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作者
Hongseok Jo,Dogun Park,Minkyeong Joo,Dae‐Geun Choi,Jisong Kang,Jeong‐Myeong Ha,Kwang Ho Kim,Ki‐Hyun Kim,Seongpil An
出处
期刊:Authorea - Authorea
标识
DOI:10.22541/au.168658239.92218971/v1
摘要

Eco-friendly and sustainable energy harvests that can alleviate concerns on the energy crisis and environmental pollution are in demand. Exploiting nature-derived biomaterials is imperative to develop these carbon-neutral energy harvesters. In this study, lignin/polycaprolactone nanofiber (NF)-based triboelectric nanogenerators (TENGs) are fabricated using an electrospinning technique. Nanotextured morphology of electrospun lignin/polycaprolactone NFs and wettability modification of lignin into hydrophilicity can significantly enhance electron transfer between tribopositive and tribonegative materials, resulting in the highest energy-harvesting efficiency in their class. The output voltage of the lignin-based TENG exceeds 95 V despite relatively low tapping force of 9 N and frequency of 9 Hz. Various mechanical and physicochemical characterizations, including scanning electron microscopy (SEM), nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, X-ray diffraction (XRD) analysis, Fourier transform infrared (FTIR) analysis, and atomic force microscopy (AFM), are performed, confirming the mechanical durability, biocompatibility, and industrial viability of lignin-based TENG developed here.

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