Nano Res.[能源]│受花瓣表面微结构启发，实现基于PDMS

成果简介

中北大学薛晨阳教授团队提出了一种受花瓣表面微观结构启发的PDMS-MXene/明胶摩擦电纳米发电机（PMMG-TENG），具有高输出性能、低成本和生态友好性的优点。制备了具有花瓣表面微观结构的明胶膜作为正摩擦材料，并采用掺杂MXene材料的图案化PDMS作为负摩擦材料。通过在PDMS中掺杂0.03wt.%的MXene材料，可以使TENG的输出电性能可以显著提高，输出电流增加高达139.7%。并使用四种不同的花瓣作为天然模具来制备PMMG-TENG。结果表明，具有芍药花瓣表面微结构的PMMG-TENG具有最佳的电学性能，与没有结构的PMMG-TENG相比，输出电流增加了228.17%。具有芍药花瓣表面微观结构的PMMG-TENG表现出优异的电气性能，在3cm×3cm的尺寸下，最大开路电压为417.39V，最大短路电流为12.01μA，在107Ω的负载电阻下，最大功率密度为170μW/cm2。并且，明胶薄膜表现出优异的降解性能，在75°C的恒温条件下，在水中的完全降解时间仅为150秒。PMMG-TENG不仅在能量收集方面表现出色，而且在自供电人体运动状态监测传感方面也很有用。该PMMG-TENG集成了自供电和传感功能，有望应用于自供电可穿戴设备和自供电医疗监测传感。