柔性和可拉伸電子設(shè)備的快速發(fā)展為緊湊型和可穿戴式電源設(shè)備鋪平了道路。由于其流動(dòng)性，可持續(xù)性和可用性，形狀自適應(yīng)和可伸縮能量采集器特別有吸引力。在這項(xiàng)工作中，我們報(bào)道了一種用于在各種變形下收獲機(jī)械能的褶皺狀石墨烯基可拉伸摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）。由于褶皺石墨烯結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的拉伸性能，褶皺石墨烯基TENGs可以在壓縮模式，拉伸模式下運(yùn)行，更獨(dú)特的是它們的雜化模式。重要的是，通過將給定的平面石墨烯層收縮到更小的區(qū)域，更為褶皺的TENG設(shè)備提供了更高的輸出電壓，從而揭示了為新興可穿戴電子產(chǎn)品開發(fā)更小更好性能發(fā)電機(jī)的優(yōu)越潛力。其作為能量收集器和運(yùn)動(dòng)傳感器的應(yīng)用通過使用手指和手腕運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了演示。

    Fig.1 可伸縮TENG裝置的制造。a）褶皺石墨烯（CG）的原理圖制造工藝流程。b）可伸縮TENG的裝置結(jié)構(gòu)和制造工藝流程。c）CG在聚甲基硅氧烷（PDMS）（上圖）和共聚酯（Ecoflex）基板（下圖）上的靈活性和拉伸性。d）透明設(shè)備的照片。

    Fig.2 具有不同褶皺度的TENG的輸出性能。a）Δσ/σ0與不同厚度硅樹脂平面分離距離之間的關(guān)系。b）具有不同摩擦面積的三個(gè)TENG的輸出電壓分別為6,3和1.5 cm2。c）具有不同皺褶度的TENG的電荷密度。

    Fig.3 具有不同褶皺度的TENG的輸出性能。a）具有不同εpre輸出電壓的TENGs為100％（PG），150％，200％和250％。b）峰值功率密度與TENG的負(fù)載電阻之間的關(guān)系。c）具有100％，150％，200％和250％各種εpre的CG層的SEM圖像。d）歸一化電壓的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值結(jié)果。

    Fig.4 在極端變形條件下發(fā)電。a）可拉伸TENG在單軸拉伸下的照片。b）拉伸模式下可拉伸TENG的輸出性能。c）可拉伸TENG在單軸拉伸和壓縮力下的照片。d）拉伸和壓縮模式下可拉伸TENG的輸出性能。e）在極度扭曲狀態(tài)下的可伸縮TENG照片。f）在極度彎曲狀態(tài)下，可伸縮TENG的輸出性能。

    Fig.5 CG—基TENG用于身體運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)。a）手指運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)的照片。b）手指在兩個(gè)不同角度彎曲時(shí)的實(shí)時(shí)電壓變化。c）兩個(gè)不同頻率下手指彎曲的實(shí)時(shí)電壓變化。

    相關(guān)研究成果發(fā)表在Advanced Materials Technologies（10.1002/admt.201700044）上。

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責(zé)任編輯：龐雪潔

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