Transparent and stretchable bimodal triboelectric nanogenerators with hierarchical micro-nanostructures for mechanical and water energy harvesting

摩擦电效应 材料科学 纳米发生器 纳米技术 能量收集 纳米结构 机械能 柔性电子器件 压电 复合材料 光电子学 功率(物理) 量子力学 物理
作者
Xiaoliang Chen,Jiaqing Xiong,Kaushik Parida,Meiling Guo,Cheng Wang,Chao Wang,Xiangming Li,Jinyou Shao,Pooi See Lee
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:64: 103904-103904 被引量:84
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2019.103904
摘要

Advances in flexible electronics set new requirements of highly deformable energy generators to power these electronic devices. It is still a challenge to simultaneously achieve high stretchability and strong power generation for most energy generators to adapt the practical flexible applications. Herein, a hierarchical micro-nanostructure featured with high transparency, full stretchability, and superhydrophobicity is first created to construct high performance bimodal triboelectric nanogenerators (TENGs) for harvesting mechanical energy and water energy. The core SiO2/poly[vinylidenelfuoride-co-trifluoroethylene) P(VDF-TrFE) hierarchical micro-nanostructure is fabricated by a scalable electrospinning technology, and then reliably transferred to a pre-stretched elastomer to achieve robust stretchability and superhydrophobicity. Owing to the significantly increased surface roughness, the triboelectric output of the hierarchical structure is enhanced by 3 times higher than that of the pristine bulk film. The full flexibility characteristic enables the device to work under 300% stretching deformation without degrading performance. Furthermore, the superhydrophobicity and self-cleaning properties provide the TENG additional water energy harvesting ability. Under water flowing rate of 11 mL/s, the output reach approximately to 36 V, and 10 μA. The bifunctional energy harvesting ability, together with good transparency, high stretchability, and robust superhydrophobicity make the TENG a promising sustainable energy source for next-generation electronic devices.
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