随着便携式电子产品的蓬勃发展和智能终端的普及，可穿戴电子产品以其轻便的人体交互性能日益受到人们的青睐。特别是对于柔性、伸缩性可穿戴电子设备，引起了研究人员的广泛关注。能源供应系统是所有电子设备不可缺少的组成部分，传统的电池供电技术远远不能满足人们对可穿戴设备舒适性、耐用性和便携性的需求。在可穿戴技术领域，迫切需要为这些电子设备提供便携、可持续和绿色能源。目前，基于摩擦带电与静电感应耦合效应的摩擦电动纳米发电机(TENG)是一种简单、经济、高效的能量收集技术。
石墨烯具有优异的导电性，被认为是一种理想的电极材料。褶皱石墨烯薄膜三维表面结构显著提高石墨烯薄膜的性能和石墨烯基器件的性能。由于面密度的增加，石墨烯薄膜有限的机械拉伸性能得到了显著提高。此外，在反复的变形循环下，褶皱石墨烯薄膜的电性能仍然保持稳定。这种褶皱石墨烯可能在可拉伸器件中具有重要的应用潜力。
近日，北京化工大学潘凯和中科院纳米能源所李从举（共同通讯作者）利用静电纺丝技术构建了一种自供电、可伸缩的单电极摩擦电纳米发电机。该摩擦电纳米发电机具有多层结构，其摩擦电材料为褶皱的纳米纤维膜。由于材料和结构的创新，摩擦电纳米发电机具有优异的输出稳定性和拉伸性能。它可以巧妙地将未拉伸的柔性纳米纤维膜转化为可拉伸材料，同时克服了纳米纤维膜在长期运行中容易分层的不足。利用直接附着在人体皮肤上的摩擦电纳米发电机，可以有效地获取日常活动中忽略的机械能。相关研究成果以“Wearable and Stretchable Triboelectric Nanogenerator Based on Crumpled Nanofibrous Membranes”为题目发表于 期刊ACS Appl. Mater. Interfaces上。
图1 CN-TENG的制备和表征。
图2 CN-TENG的工作原理和输出性能。
图3 纳米纤维膜(CNM)的微观结构和形貌。
图4 CN-TENG的输出特性。
图5 CN-TENG对人体的传感特性。
