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Nano Energy:可直接粘附在皮肤上的无炎症高透气性摩擦纳米发电机
2019/10/13 15:50:37 易丝帮

 

Nano Energy可直接粘附在皮肤上的无炎症高透气性摩擦纳米发电机

近年来,由于电子皮肤的伸缩性灵活性和智能性,以及可以与各种感官设备和许多可穿戴电子系统耦合电子皮肤技术受到广泛关注。因此,一系列多功能的皮肤智能系统,包括生理系统测试汗液分析医疗监测等可以基于这种技术实现可穿戴摩擦纳米发电机(TENGs)和相关的皮肤纳米系统感应设备因其潜在的应用而备受关注,电子皮和便携式能量包。但是,大多数这些TENG装置仍然使用胶带粘附在人体皮肤上,这可能是引起许多副作用,如炎症,过敏和不适症状。因此,开发一种可以直接将TENG粘在人体皮肤上粘合方法是非常必要的。

在这项工作中研究人员通过使用混合电纺聚乙烯醇和聚偏二氟乙烯纳米纤维获得混合纳米纤维膜(NM)。通过可溶性PVA纳米纤维在人体皮肤上少量水分中溶解,在皮肤上产生一定的粘性混合NM可以直接附着在皮肤上在很长一段时间内不会发现任何不舒服的症状或过敏现象基于该NMTENG设备不仅可以实现良好的输出性能,还实现了无炎症和高透气性的可穿戴能量设备。混合的NM具有优异的空气渗透性(Gurley= 1.4s / 300mL-3.3s / 300ml)。这种基于NMTENG亲肤粘合方法在可穿戴/便携式感应设备电子皮肤领域的应用人造肌肉柔性机器人等具有广泛的应用前景。

相关研究以Inflammation-free and gas-permeable on-skintriboelectric nanogenerator using soluble nanofibers”为题目发表于国际著名期刊Nano Energy上。

 

 

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1. 基于NMTENG设备的制造和工作原理。 (a)制作TENG设备的过程。 (b)弯曲的装置的示意图。 (c<i>用喷枪在人体皮肤上喷洒少量自来水准备混合NM<ii>溶解的PVA纳米纤维可以帮助TENG附着在皮肤 <iii>制造的NM自动粘在手背上的照片。 <iv>照片显示NM为皮肤时的从手背上剥下来拉伸效果

 

 

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2. NMTENG的电晕充电和工作机制。 (a)电晕充电原理示意图。 (b)极化电压和时间之间的关系,极化距离为1厘米。 (cNMTENG设备的工作机制。

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3. 电纺丝表征和参数测试。(a)混合电纺技术的工作机理bSEM图像在三种不同的喷射速度下喷涂时没有和微水量。(C)皮肤上不同的混合NM和聚酰亚胺胶带可承受最大的粘合力。(d)混合NM的三种不同喷射速度对皮肤湿度的依赖性

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4.基于NMTENG的电输出性能。 Voca)和Iscb)通过基于NMTENG装置测量,而极化的FEP薄膜和PVA1.0-PVDF0.6 NM用作基于NMTENG装置的两个摩擦层。(c)电压和电阻密度的曲线图 测量Vocd)和Isce),同时测量极化FEP薄膜和PVA0.6-PVDF1.0 NM作为两个摩擦层装置。(f)电阻上的电压和电流密度曲线图 测量Vocg)和Isch)极化的FEP薄膜和PVA0.6-PVDF0.6NM用作两个摩擦层滕i)电压和电阻密度曲线图

 

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5.基于NMTENG的应用。 (a)白天电致发光环纸照片,乳胶手套重复轻敲桌面(i),其中(ii)显示(i)中图像的放大照片。(ⅲ)在黑暗中电致发光环纸的照片。(b)中指弯曲照亮三个商业LED灯条的照片,其中(i)在白天捕获,(ii)在黑暗中捕获

 

因此,研究者成功设计一种在少量水的帮助下可以直接粘贴人体皮肤的混合NM。这种混合NM可以用来制造可穿戴的TENG装置来收获机械能且期间不会对人体皮肤造成过敏症状或其他不适感。使用少量水,PVA纳米纤维可以溶解并覆盖在PVDF纳米纤维的表面,这不仅可以提高基于NMTENG设备的输出性能保持NM的透气性。这种简单且亲肤的粘合方法可以用于将TENG装置附着在人体皮肤上。因此,基于NMTENG装置是无炎症的透气的这种粘接方法可以应用于多种可穿戴电子产品设备或便携式能量收集技术。制造的纳米纤维膜可以应用于柔性/可穿戴电子设备中并且在不同领域具有广泛的潜在应用。


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