Macro-superlubric triboelectric nanogenerator based on tribovoltaic effect

摩擦电效应 纳米发生器 材料科学 复合材料 计算机科学 电气工程 电压 工程类 程序设计语言
作者
Liqiang Zhang,Haifang Cai,Liang Xu,Ji Li,Daoai Wang,Youbin Zheng,Yange Feng,Xudong Sui,Yufeng Guo,Wanlin Guo,Feng Zhou,Weimin Liu,Zhong Lin Wang
出处
期刊:Matter [Elsevier]
卷期号:5 (5): 1532-1546 被引量:80
标识
DOI:10.1016/j.matt.2022.02.021
摘要

Summary

Reducing the coefficient of friction (COF) and wear rate is significant for triboelectric nanogenerators (TENGs). Here, we devised a new macroscale superlubric triboelectric nanogenerator (SL-TENG) that can withstand high-contact stress with ultralow COF (<0.01) and ultralow wear rate based on a hydrogenated diamond-like carbon (DLC) film from the tribological perspective. Specifically, the SL-TENG produced an output with the peak short-circuit current of approximately 60 nA and a power density of up to 5.815 W/m2 during the friction of DLC versus steel ball with a Hertz contact stress of 1.37 GPa. Moreover, first-principle calculations demonstrate that the ultralow friction on DLC is mainly due to the hydrogen-terminated surface. The SL-TENG can generate direct current (DC) output caused by tribovoltaic effect and can light up several light-emitting diodes (LEDs) without rectification. Online superlubric friction monitoring and early warning can be realized, owing to the close correspondence between tribology and triboelectricity.
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