作为能量转换技术的一个新兴分支,摩擦纳米发电机 (TENG) 开辟了一条有效利用各种机械能用于供电和/或传感的全新途径。自 2012 年发明以来,TENG 在材料合成和改性、结构设计到性能优化、电源管理和应用探索等各个方面都经历了蓬勃发展和革命性的发展。与有机太阳能电池和有机发光二极管相比,TENG 是一种独特的技术,开辟了使用聚合物材料 (PM) 收集机械能的领域。到目前为止,凭借摩擦过程中出色的电荷转移和捕获能力,各种类型的 PM 已被开发并用作摩擦电材料,以实现高性能 TENG。本文重点介绍了 PM 在 TENG 技术中的应用和开发,并首先总结了目前报道的能量收集 TENG 中经常采用的主要 PM。其次,介绍并重点介绍了几种新型 TENG 中用于特殊或特定能量收集环境的 PM。最后,展望了面向 TENG 技术的高性能 PM 的发展前景和挑战,并希望这些前景和挑战对未来的研究有所启发。
气体固定式摩擦式纳米生成器(GS-Tengs)为设计自动传感器设计提供了有希望的途径。然而,GS-Tengs低电输出的内在限制可能会影响传感系统的准确性和敏感性。在这里,我们通过整合具有铁电(3,3-二氟西丁基铵)2 CUCL 4 [(DF-CBA)2 CUCL 4]填充剂的胶粘剂聚(硅氧烷 - 二苯基乙二醇 - 尿氨基烷)(PSDU)弹性剂来开发多孔复合材料。psdu,一种本质上具有交替柔软的段和超分子键的底层底层负面材料,可为复合材料赋予出色的可压缩性,粘附和自我修复特性。同时,(DF-CBA)2 CUCL 4作为功能填充剂的掺入利用氢键网络的形成来增强电荷转移过程。这些填充剂通过电动波动过程有助于电荷积累,从而使功率输出的提高超过1400倍,高于基于PSDU的密集的GS-Teng。挖掘到多孔聚(硅氧烷 - 二苯基乙酰基 - 氨基甲烷) - 玻璃盐(PSDU-PK)GS-TENGS的多功能性能上,已经证明了手势/食物识别和双模式感测系统等应用,表明它们在可耐磨性的电力和智能农业中有希望的潜在潜在的潜在潜力。
气体固定式摩擦式纳米生成器(GS-Tengs)为设计自动传感器设计提供了有希望的途径。然而,GS-Tengs低电输出的内在限制可能会影响传感系统的准确性和敏感性。在这里,我们通过整合具有铁电(3,3-二氟西丁基铵)2 CUCL 4 [(DF-CBA)2 CUCL 4]填充剂的胶粘剂聚(硅氧烷 - 二苯基乙二醇 - 尿氨基烷)(PSDU)弹性剂来开发多孔复合材料。psdu,一种本质上具有交替柔软的段和超分子键的底层底层负面材料,可为复合材料赋予出色的可压缩性,粘附和自我修复特性。同时,(DF-CBA)2 CUCL 4作为功能填充剂的掺入利用氢键网络的形成来增强电荷转移过程。这些填充剂通过电动波动过程有助于电荷积累,从而使功率输出的提高超过1400倍,高于基于PSDU的密集的GS-Teng。挖掘到多孔聚(硅氧烷 - 二苯基乙酰基 - 氨基甲烷) - 玻璃盐(PSDU-PK)GS-TENGS的多功能性能上,已经证明了手势/食物识别和双模式感测系统等应用,表明它们在可耐磨性的电力和智能农业中有希望的潜在潜在的潜在潜力。
引言着重于环境可持续性以及技术的增长,许多研究领域正在出现。这样的领域涉及利用各种形式的可用自然能量来发电。超越太阳能[1],风[2],海洋[3],生物量[4],地热[5],氢能[6]和水力发电[7],环境能量收获[8,9],已经变得越来越重要。通过设计有效的设备来捕获这种残留的机械能,我们可以为生成环保和可定制的电能铺平道路[10]。Triboelectric纳米生成器Tengs为全球能源危机提供了创新的解决方案。这些设备利用接触电气化和静电感应将机械能转换为电力,而无需任何外部电源。通过利用来自人类运动和机械活动等各种来源的机械能量,Tengs已成为一项有前途的技术,尤其是用于自动传感系统和能量收获[11,12]。它们与储能设备的集成对于实际应用至关重要。
摘要:随着科技的不断进步,用于增强现实(AR)和虚拟现实(VR)的电子产品逐渐进入大众的视野,这些电子设备的电源也受到了科学家的更多关注。与传统电源相比,摩擦纳米发电机(TENG)由于体积小、转换效率高、能耗低等优点,逐渐被用于可穿戴柔性电子产品,包括AR和VR设备等自供电传感技术中的能量收集,是AR和VR产品中最受欢迎的电源。本文首先概括了TENG的工作方式和基本理论,然后回顾了AR和VR设备中使用的TENG模块,最后总结了TENG制备的材料选择和设计方法。TENG的摩擦层可以由聚合物、金属和无机材料等多种材料制成,其中聚四氟乙烯(PTFE)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)是最受欢迎的材料。要提高TENG的性能,必须选用合适的摩擦层材料。因此,针对不同的应用场景,TENG的设计方法对其性能起着重要作用,合理的制备材料和设计方法的选择可以大大提高TENG的工作效率。最后,总结了纳米发电机的研究现状,分析并提出了未来的应用领域,并总结了材料选择的要点。
摘要:近年来,随着质量生产和能源消耗的增加,便携式和可穿戴的个人电子设备已迅速发展,从而造成了能源危机。使用寿命和环境危害有限的电池和超级电容器驱动着寻找新的,环保和可再生能源的需求。一个想法是利用人类运动的能量,并使用能量收集设备(Piezoelectric纳米发育仪(PENGS),Triboelectric纳米生成器(TENGS)和杂种。它们的特征是多种功能,例如轻度,灵活性,低成本,材料丰富等等。这些设备提供了使用物联网,AI或HMI等新技术的机会,并创建智能的自动传感器,执行器和自动植入/可穿戴设备。本评论的重点是彭,tengs和混合设备的最新示例,用于可穿戴和可植入的自动系统。讨论了所选示例的操作,微/纳米级材料的选择和制造过程的基本机制。当前的挑战和对纳米发育仪未来的前景。
可穿戴电子产品是一种新兴技术,它实现了日常电子设备的灵活性、可穿戴性和舒适性,可广泛应用于电子皮肤[1–4]、自供电传感器[5]和健康监测[6,7]等各种应用。尽管在开发多功能可穿戴设备方面已经取得了长足的进步,但电源仍然是一个难以解决的挑战。电池和超级电容器尽管具有良好的稳定性和效率,但仍然受到寿命、刚性、体积、封装和安全性等问题的限制。[8,9]作为未来自供电技术的潜在候选者,摩擦电和压电纳米发电机(TENG 和 PENG)能够从环境(风、雨和潮汐能)和人体运动(行走、跑步、拍手和弯肘)中获取机械能,并将其转化为电能为可穿戴设备供电。 [10–15] TENG通过摩擦起电和静电感应的耦合效应产生电能,而PENG则利用压电材料变形产生的偶极矩将机械能转化为电能。两者都是很有前途的能源技术,可以满足绿色能源和可持续发展的苛刻要求。然而,这两种技术也各有优缺点。例如,由于压电材料封装方便、结构灵活,PENG通常具有更好的电稳定性和操作灵活性,但其电输出相对较低。相反,TENG通常具有更高的电输出,但是它们的工作机制,例如垂直接触分离和横向滑动模式,需要两种不同材料的相对位移,这限制了设备的配置和应用场景。因此,一种混合型TENG和PENG能量收集器(TPENG)结合它们的优点,以获得更高的功率输出并适应不同的应用,是非常可取的。
摘要:摩擦电纳米发电机 (TENG) 是一种可持续和可再生技术,用于收集自然界中浪费的机械能,例如运动、波浪、风和振动。TENG 装置通过摩擦材料对接触和分离的循环工作原理发电。该技术在能源生产、人类护理、医药、生物医学和工业应用领域有着突出的应用。TENG 装置可应用于许多实际应用,例如便携式电源、自供电传感器、电子设备和电力消耗设备。借助 TENG 能源技术,可以在不久的将来减少甚至解决重大能源问题,例如减少气体排放、加强环境保护和改善人类健康。通过利用摩擦电特性具有显著差异的材料或实施先进的结构设计,可以提高 TENG 的性能。本综述全面研究了 TENG 技术在利用机械废能方面的最新进展,主要关注其可持续性和可再生能源属性。它还深入探讨了优化摩擦表面结构以提高输出性能、实施储能系统以确保稳定运行和长期使用、探索能量收集系统以有效管理收获的能量以及强调 TENG 在各种情况下的实际应用等主题。结果表明,TENG 技术有可能在不久的将来广泛应用于可持续能源生产、可再生能源、工业和人类护理。
摘要运输领域在社会发展中起着至关重要的作用。至关重要的是建立一个智能运输系统以提高人类生活的便利性和安全性。将人工智能和物联网纳入交通系统已经促进了创新技术的出现,例如自动驾驶汽车或无人驾驶飞机,这有助于减少交通事故和人类驾驶时间的解放。但是,这种改进涉及使用需要外部功率来源的多个传感器设备。结果,污染发生,制造成本的增加也是如此。因此,发展可持续能源的追求仍然是一个巨大的障碍。Triboelectric纳米生成剂(Tengs)已成为解决此问题的可能解决方案,这是由于其出色的性能和简单的设计。本文探讨了基于Teng的自动传感器及其在运输领域的潜在应用。此外,为这项研究收集的数据可能会帮助读者增强他们对使用这些技术促进其创造力相关的收益的理解。
Triboelectric纳米生成器(Teng)脱颖而出,是可穿戴应用最有希望的新兴可再生能源收集技术之一。11此类设备能够利用各种形式的机械能,例如振动,压力和旋转,并将其转化为电。12 - 15托架电荷建立在表面上,在机械应力或变形下,具有不同电子亲和力的两种不同材料会导致两种电极之间的电势差,并且可以直接用于电源范围,以供电,例如LED或MINI手表。16,17此外,产生的电力可以存储在电化学电池或超级电容器中,从而使各种端口设备的运行。最近出现了18种基于纺织品的Tengs作为电子纹理应用的自源来源,由于其轻巧,柔性和可穿戴的性质而引起了相当大的关注。19 - 21但是,它们的低功率发电能力表明了足够的功能,以进一步开发为可穿戴的电子纹理创造自给自足的功率来源。22
