电子纺织品(E-textiles)和柔性可穿戴电子作为一种新兴技术越来越受到人们的广泛关注，它可能会彻底改变我们未来的生活。目前，已经有各种功能性电子器件如晶体管、压力传感器等可集成在纤维/织物中，用于健康/运动监测、个人热管理等。其中一个不可回避的问题就是如何在不牺牲电子纺织品的舒适性、柔性和透气性的条件下，为这些电子元件提供可持续的能源供应。因此有必要针对目前可穿戴智能设备供能时间短及不可变形的两个缺点，开发集成可编织发电纤维和高能量密度柔性电容器纤维的自充电供能系统。
近日，中国科学院北京纳米能源与系统研究所蒲雄研究员、胡卫国研究员与王中林院士研究团队在自充电织物领域取得新进展，相关研究成果发表在《Advanced functional materials》上，文中报道了一种基于纱线的能量采集摩擦纳米发电机(Triboelectric Nanogenerators, TENG)和基于储能纱线的非对称超级电容器(Yarn-type Asymmetric Supercapacitors, Y-ASC)交织而成的自充电织物。非对称电容器纤维具有可观的柔性，可以直接编织到普通衣物中。此外，发电机纱线可编织成普通面料，具有比较理想的时尚设计，并且可以从人体日常运动中收集机械能得到高的输出(60 V的开路电压和3 μA的短路电流)。该集成式自充电动力纺织品可以在不需要其他电源充电的情况下驱动电子表工作，在电子纺织品和可穿戴电子产品领域具有十分广阔的应用前景。
轻拍纤维发电机可以轻松点亮数十盏LED灯
弯折状态下，非对称电容器open-circuit potential未发生显著变化
图1.用于能量收集的TENG纱线的输出性能及工作机理。a)镀镍/铜导电纱线在外壳包覆F-PDMS层用于编织TENG织物的示意图。插图为纱线的截面扫描电镜图像和EDS元素分布。b)经化学修饰后表面含氟基团的聚二甲基硅氧烷（F-PDMS）的示意图。c)原始PDMS和F-PDMS纱线的FTIR光谱。d)TENG纺织品的工作机理示意图。e,f)F-PDMS纱线和未处理纱线编织的TENG织物的输出性能。(a)中插图比例尺为500μm。
图2.一种自充电的纺织品。a)自充电织物示意图。采用整流桥对TENG输出电压和电流进行整流后对非对称超级电容器进行充电。b)普通织物中编入形状为英文字母(BINN)的能量收集纱线和ASC纱线。c)自充电系统的等效电路，利用能量采集织物TENG对ASC进行充电，然后为电子产品供电。d)不同运动频率的TENG面料对两个串联ASC纤维充电电压。e) 以4Hz的运动频率轻拍TENG面料给两个串联连接的ASC纱线充电，然后驱动手表工作。
