仿生超细纤维基摩擦纳米发电机的制备及其自供电应用研究

作者：王鹏; 冯见艳^*; 陈欣; 张鹏; 罗晓民; 秦荣

来源：陕西科技大学学报, 2023, 41(05): 15-23.

DOI：10.19481/j.cnki.issn2096-398x.2023.05.016

• 摩擦纳米发电机
• 超细纤维
• 水性聚氨酯
• 石墨烯
• 自供电

在能源资源紧张的国际背景下，开发新能源成为一种新的发展趋势，利用摩擦生电与静电感应，摩擦纳米发电机(TENG)能够将外界机械能转化为电能，因此与人体契合的纤维织物所制备的TENG受到广泛的关注.以尼龙6/碱溶性聚酯(PA6/COPET)非织造布为底材，通过浸渍石墨烯/水性聚氨酯(Gr/WPU),经碱减量、再浸渍Gr的工艺制备具有仿生皮革结构的纳米增强石墨烯/水性聚氨酯/超细纤维复合材料(SGWPU/MF),并将SGWPU/MF与聚四氟乙烯膜复合构筑TENG.采用SEM、超景深观察SGWPU/MF的微观形貌，对其透气性、透水汽性、柔软度、粗糙度等卫生性能进行表征，并对设计的TENG进行有限元模拟分析.实验结果表明：当Gr用量为2.0%时(以PA6/COPET质量计),SGWPU/MF拉伸强度为15.20 MPa,断裂伸长率为95.23%,撕裂强度为116.63 N/mm,撕裂力为134.16 N,透气性为4 534.01 mL/cm2·h,透水汽性为649.60 mg/10 cm2·24 h,柔软度达到7.50,粗糙度Ra达4.93μm;所构筑的TENG能够点亮44个LED灯，并能为商业手表与计时器供能.采用SGWPU/MF构筑织物TENG具有柔软舒适、机械性能优异、自供电输出高等特性，在仿生、服装、能源等领域有着广阔的应用前景.

• 单位
  陕西科技大学