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。
电子邮件地址:paul.ortiz@univ-lorraine.fr (Paul Ortiz)、s.kubler@univ-lorraine.fr (Sylvain Kubler)、eric.rondeau@univ-lorraine.fr (Éric Rondeau)、jean-philippe.georges@univ-lorraine.fr (Jean-Philippe Georges)、G.Colantuono@leedsbeckett.ac.uk (Giuseppe Colantuono)、A.Shukhobodskiy@leedsbeckett.ac.uk (Alexander Alexandrovich Shukhobodskiy)
拓扑优化图1(a)描绘了TO的物理模型。拓扑设计空间由400×400×100 nm 3的矩形区域定义,这是测量1的较大电磁场模拟区域的一部分。1 µm×1。1 µm×600 nm。在设计空间下方放置了100 nm厚的SIO 2底物。使用具有高斯模式的R -CPL使用几乎薄的透镜(Na 0.25),以垂直角度将其定向到底物表面上。位于底物表面上的梁腰部在底物表面的直径为982 nm。波长为532 nm,距离基板的光源位于420 nm。tio 2被选为设计材料,其折射率为2。51185 + 0。01128 i在设计波长处,通过椭圆测量法对通过原子层沉积制备的118 nm厚的TIO 2膜进行了实验测量。有限差频域法被用作麦克斯韦求解器[17,40]。用4 nm cu-bic网格离散模拟区域,将最外面的五层分配为完美匹配的层,该层吸收了仿真空间内单个对象散射的电磁场。在TO框架内,配偶的介电函数桥接了设计材料E R和周围空气介质(E 0)的值,形成为E R = E 0 +ρ(E M-e 0)。在这里,设计变量ρ是连续的真实标量,范围为0至1。文献[16,40]中记录了TO的更多细节。我们的设计变量的初始值被设置为随机数字,均匀跨越0.5至0.7。我们采用了基于梯度的优化算法将设计值ρ向0或1驱动,其中ρ= 1的分布代表优化的结构。另外,为了鼓励设计变量的二线化,我们使用sigmoid函数实现了一种投影过滤方法。计算是在具有NVIDIA TESLA V100 SXM2(32 GB)的GPU节点上进行的。
抽象可穿戴的生物电子设备正在迅速发展到小型化和多功能性,具有弹性和舒适性等显着特征。但是,为可穿戴生物电子设备实现可持续的电源仍然是一个巨大的挑战。Triboelectric纳米生成剂(TENGS)通过将不规则的低频生物能源从人体转化为电能,从而提供了有效的解决方案。除了可持续的可穿戴生物电子药物外,收获的电能还提供了丰富的人体感测信息。在此转换过程中,材料的选择在影响tengs的输出性能中起着至关重要的作用。在各种材料中,有机硅橡胶(SR)由于其出色的可塑性,灵活性,舒适性和其他有利的特性而脱颖而出。此外,通过适当的治疗,SR可以实现极端功能,例如稳健性,良好的稳定性,自我修复能力,快速响应等等。在这篇综述中,系统地审查了基于可穿戴SR的Tengs(SR-Tengs)的最新进展,重点是他们在人体不同部位的应用。鉴于SR-Tengs的制造方法在很大程度上决定了其输出性能和敏感性,因此本文介绍了SR-Tengs的设计,包括材料选择,过程调制和结构优化。此外,本文讨论了当前
在不断发展的nanomedicine中,定制机械性能o纳米凝胶以纳米凝胶,以使他们的生物逻辑per-per mance是一项引人入胜的途径。这项工作调查了一种创新的方法或调节Sti ness O hyaluronan-胆固醇(HACH)纳米凝胶,该区域仍然具有挑战性。通过grating多巴胺(DOPA)登上HA主链,通过紫外线,1 H NMR和FT-IR分析进行了特征,我们合成了一种新型的聚合物,该聚合物自发地在水性环境中自发ORMS纳米凝胶。这些HACH-DOPA纳米凝胶的特征是它们的小尺寸(〜170 nm),负电荷(约32 mV),高稳定性,ECIENT药物封装和有效的抗氧化活性(通过ABTS测试测量)。利用贻贝启发的金属协调化学,DOPA部分通过Catechol-Fe 3 +相互作用使纳米凝胶启用了STI ness调制。这种修改会导致交联的增加,因此,通过原子ORCE显微镜(AFM)测量,具有显着增加的STI nano-gel,其含量增加,并具有Hach-dopa@Fe 3 + Complex pH依赖性且依赖性且依赖性且可转化。通过在HUVEC和HDF细胞系上的WST-1细胞促进测定法评估了细胞相容性,没有明显的细胞毒性。此外,修饰的纳米凝胶表现出增强的细胞摄取,这表明它们的巨大潜在或细胞内药物递送应用,这是由CONCONOCAL显微镜测定法支持的假设。这项工作不仅为调节纳米凝胶sti ness提供了宝贵的见解,而且还可以推进新的纳米系统或有前途的生物医学应用。
抽象的摩擦电纳米生成剂(Tengs)站在能量收集创新的最前沿,通过扭矩电信和静电诱导将机械能转化为电力。这项开创性的技术解决了对可持续和可再生能源解决方案的迫切需求,为自动系统开辟了新的途径。尽管有潜力,但Tengs仍面临挑战,例如材料优化,以增强摩擦电效应,可伸缩性和在各种条件下提高转化效率。耐用性和环境稳定性也构成了重大障碍,需要对更弹性的系统进行进一步的研究。自然启发的Teng设计通过模拟生物学过程和结构(例如植物的能量机制和动物皮肤的质感表面)提供了有希望的解决方案。这种仿生方法已导致材料特性,结构设计和整体性能的显着改善,包括提高能量转换效率和环境鲁棒性。对生物启发的Tengs的探索已解锁了能源收集,自动传感和可穿戴电子产品的新可能性,强调通过创新设计降低能耗和提高效率。本综述封装了自然界中的挑战和进步,激发了滕斯的启发,强调了仿生原理的整合以克服当前的局限性。通过专注于增强电气性能,生物降解性和自我修复功能,自然启发了Tengs为更可持续和多功能的能源解决方案铺平了道路。
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
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。
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
抽象的生态智能城市遵循生态原则,利用智能信息技术(物联网,人工intel-ligence,云计算),以信息化的形式建立一个高效,和谐,弹性,可持续的可居住环境。Triboelectric纳米生成器(TENGS)提供了自动化,负担得起,可定制和多幕科应用程序的好处。研究表明,Tengs在支持数字化,智力化和可持续的城市服务方面处于良好状态,因为它们已被反复证明是可再生能源提供者和自动动力传感器。在此评估中,研究了过去两年中Tengs技术在Eco-Smart Cit中的最新应用,包括可再生能源供应(水,风,风,太阳能和雨滴能源等)。),人与机器互动,智能医疗保健,智能运输,智能农业,智能工业和智能环境保护。还有其他草图,涉及teng Materimans,架构,工作模式和接触模式,以服务于生态智能城市的各种生活用法场景。本综述将促进和普及在智能生态城市中腾的利用,并为未来的智能城市和生态城市提供其建设的指导。