近日，华中科技大学周军教授对近些年纤维状可穿戴能源转换器件(FBECD)的研究进展进行了综述汇总。以题为“Fiber-Based Energy Conversion Devices for Human-Body Energy Harvesting”发表在Adv. Mater.上。该综述分别从材料和器件体系两个大角度，对各种类型的FBECD器件进行阐述，并且在文尾进行了总结展望。

【图文简介】

图1 人体活动所产生的能量

图2 基于不同机制的纤维状纳米发电机和自供电传感器

图3 压电效应、摩擦起电、静电效应和热电效应机制     

图4 纤维状器件制备方法；a) 静电纺丝；b) 高压气流纺丝工艺；c, d) 扭曲和同轴型纤维器件示意图；e) 纤维纺纱；f) 纤维纺织。

图5 纤维状氧化锌压电纳米发电机(FPENGs)；a) 扭曲的FPENGs结构示意图；b) 纤维上的氧化锌纳米线阵列；c) 两种纤维的扭曲结构示意图；d) 无形变光纤阵列装置原理图；e) 形变下，FPENGs的压电势分布；f, g) 0.53 MPa下，FPENGs的输出电流和输出电压。

图6 纤维状PVDF压电纳米发电机；a) 近场静电纺丝在基板上制备PVDF；b) 单个PVDF纳米纤维的SEM图像；c) PVDF-TrFE纱线和纤维的SEM图像；d) PVDF-TrFE纤维弯曲试验原理图；e) FPENG为几种弯曲和不弯曲状态产生电压；f) PFM实验原理图；g) PVDF-TrFE纳米纤维的压电响应性能。

图7 纤维状摩擦发电纳米发电机(FTENGs)；a) 基于纳米化PDMS结构的FTENG原理图；b) 同轴结构FTENG。

图8 纤维状驻电体纳米发电机(FBENGs)；a) 扭曲FENG的原理图和光学图像；b) 电晕充电的过程；c) FENG工作机制；d-e) 正向与反向测试时的输出电流曲线；f) 同轴FENG器件的结构示意图；g) FENG器件的照片；h-k) 拉伸、弯曲、扭转、按压状态下FENG的电荷位置。

图9 纤维状热电发电机(FTEGs)；a) FTEG纺织品；b) 虎纹纱FTEG器件结构的光学图片。

图10 可穿戴器件；a) 纺织器件的照片；b-f) 纺织器件的输出性能；g) 为电子表供电的自动充电系统的光学图像;h) 织物在水下工作的图像；i) 器件反复清洗后的电学性能。

图11 自供电系统和传感器；a) 纤维状的自供电系统方案；b-d) FTENGs工作结构示意图，光学图片和工作机制；e) 自供电系统电路图；f) FDSSC与FTENG混合装置充电曲线；g) FTENGs的归一化QSC值、FDSSCs的ISC值以及FSCs在不同弯曲状态下的电容保持量。

图12 FTENG触摸传感系统；a) FTENG用于可穿戴自供电手势传感手套的照片；b) 一个自供电的人机交互界面；c) 一种自供电脉冲计螺纹；d) 无线检测人体在床上的运动。

文献链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201902034