Dongwhi Choi, Ψ Younghoon Lee, Ψ Zong-Hong Lin, Ψ Sumin Cho, Miso Kim, Chi Kit Ao, Siowling Soh, Changwan Sohn, Chang Kyu Jeong, Jeongwan Lee, Minbaek Lee, Seungah Lee, Jungho Ryu, Parag Parashar, Yujang Cho, Jaewan Ahn, Il-Doo Kim, Feng Jiang, Pooi See Lee, Gaurav Khandelwal, Sang-Jae Kim, Hyun Soo Kim, Hyun-Cheol Song, Minje Kim, Junghyo Nah, Wook Kim, Habtamu Gebeyehu Menge, Yong Tae Park, Wei Xu, Jianhua Hao, Hyosik Park, Ju-Hyuck Lee, Dong-Min Lee, Sang-Woo Kim, Ji Young Park, Haixia Zhang, Yunlong Zi, Ru Guo, Jia Cheng, Ze Yang, Yannan Xie, Sangmin Lee, Jihoon Chung, Il-Kwon Oh, Ji-Seok Kim, Tinghai Cheng, Qi Gao, Gang Cheng, Guangqin Gu, Minseob Shim, Jeehoon Jung, Changwoo Yun, Chi Zhang, Guoxu Liu, Yufeng Chen, Suhan Kim, Xiangyu Chen, Jun Hu, Xiong Pu, Zi Hao Guo, Xudong Wang, Jun Chen, Xiao Xiao, Xing Xie, Mourin Jarin, Hulin Zhang, Ying-Chih Lai, Tianyiyi He, Hakjeong Kim, Inkyu Park, Junseong Ahn, Nghia Dinh Huynh, Ya Yang, Zhong Lin Wang, * Jeong Min Baik, * and Dukhyun Choi *
Triboelectric纳米生成器(Tengs)是多功能电子设备,用于环境能量收集和具有广泛潜在应用的自动性电子设备。Tengs的快速发展对传统电子设备的环境影响引起了极大的关注。在这种情况下,研究电子中合成和有毒物质的替代方法具有重要意义。在这篇综述中,我们专注于基于天然多糖材料的Tengs。首先,总结了和讨论了高性能tengs的工作机制和材料的一般概述。然后,回顾了2015年至2020年在文献中报告的基于多糖的tengs的最新进展以及其潜在的应用。在这里,我们的目的是将多糖聚合物作为绿色Tengs发展的有前途且可行的替代品,并应对回收电子垃圾的挑战。
抽象的摩擦电纳米生成剂(TENG)以其出色的能力来利用环境的机械能力而闻名,由于其成本效益,高输出和适应性,因此引起了极大的关注。本评论通过对涵盖结构,材料和自动传感系统的磁辅助tengs进行全面而深入的分析,提供了独特的观点。我们系统地总结了Tengs的磁辅助功能,包括系统刚度,混合电磁 - 三元电极的组件,传输和相互作用力。在材料域中,我们回顾了磁性纳米复合材料的掺入,以及基于铁氟利的TENG和微观结构验证,这些验证也已根据现有研究进行了汇总。此外,我们深入研究了磁性辅助tengs中物理量传感和人机界面的研究进度。我们的分析强调,磁辅助超出了磁场下的排斥力和吸力,从而在改善tengs的输出性能和环境适应性方面发挥了多方面的作用。最后,我们提出了普遍的挑战,并提供了对磁辅助Tengs开发的未来轨迹的见解。
结果和讨论的底层纳米生成剂通过触发电气和静电诱导产生电力。接触电气是指在接触中的两个不同序列之间的电子转移,因为原子是如此近。在摩擦电气化后产生一个电子场,电静电诱导是由电场引起的。teng的电荷流如图1所示。当两种摩擦材料相互接触时,表面会产生不同的电荷。分离时,上表面电极的感应电子将流到下表面电极,形成电流流。当两个摩擦式配置接近时,下表面上的电极的电子将流回到上表面的电极,形成向下的电流,直到两个扭矩电力材料相互接触。
抽象的摩擦式摩擦或接触材料会导致电荷转移时,在许多领域都无处不在,并且已经详细研究了几个世纪。尽管如此,对摩洛电性的完整描述仍然难以捉摸。在这里,我们分析了金属垂体和半导体之间的接触,包括来自半导体耗尽区的贡献以及由于阿森特式接触处的应变梯度而产生的挠性偏振。然后讨论和计算涉及的电荷转移涉及的免费费用。因此,我们开发了一个定量模型,用于摩擦电荷转移,该模型详细介绍了如何使用接触参数的电荷传输量表,耗尽和挠性性的相对影响,并且与多种类别的TriboElectric实验中的各种趋势一致。
向可持续社会的过渡正在推动绿色电子解决方案的开发,旨在产生最小的环境影响。实现此目标的一种有希望的途径是从纤维素(碳纤维中性,无毒且可回收)等生物基材料(例如纤维素)中构造电子产品。对于The Internet设备的数量迅速增长,并且已经嵌入我们生活的各个方面。在这里,展示了基于纸张的传感器电路,它们使用Triboelectric压力传感器帮助老年人使用以电子“书”形式与数字世界进行交流,这对它们更为直观。使用内部开发的基于纤维素的油墨,具有非危害溶剂的纤维素墨水,通过丝网印刷在浮动纸基板上制造。由Finger和化学修饰的纤维素之间的接触产生的Triboelectric传感器信号可以到达几伏,可以通过便携式微控制器卡并通过蓝牙传输到任何具有Internet连接的设备。除了微控制器(很容易删除)外,整个系统可以在生命的尽头进行回收。
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。
记录的版本:此预印本的一个版本于2021年8月6日在自然通讯上发布。请参阅https://doi.org/10.1038/s41467-021-25043-2。
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。