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  近日，東華大學(xué)材料學(xué)院師資博士后黃濤以第一作者在國(guó)際權(quán)威期刊《納米能源》上發(fā)表題為《基于組織形貌設(shè)計(jì)增強(qiáng)的可水洗摩擦納米發(fā)電織物作為可穿戴能源》(Fabric texture design for boosting the performance of a knitted washable textile triboelectric nanogenerator as wearable power）的學(xué)術(shù)論文，報(bào)道其在可穿戴發(fā)電織物研究領(lǐng)域的最新研究成果。俞昊教授為博士后指導(dǎo)教師。

  隨著人工智能時(shí)代的到來(lái)，柔性可穿戴電子產(chǎn)品正成為當(dāng)前研究的焦點(diǎn)，有望在生物醫(yī)學(xué)/健康監(jiān)測(cè)器和可穿戴人機(jī)交互系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域得到應(yīng)用。智能服裝被認(rèn)為是可穿戴電子產(chǎn)品的終極形態(tài)，將能源系統(tǒng)與服裝相結(jié)合，構(gòu)建可“穿”的能源越來(lái)越受到研究者們的關(guān)注。摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）與人們?nèi)粘Ｋ┑姆b相結(jié)合，不僅可以滿(mǎn)足可穿戴舒適性，還可以構(gòu)建一系列以人體運(yùn)動(dòng)為能量來(lái)源的自驅(qū)動(dòng)傳感器件和能量收集系統(tǒng)。

  在該工作中，研究者們采用導(dǎo)電纖維為電極，同時(shí)充當(dāng)電正性摩擦材料，通過(guò)工業(yè)化的紡織設(shè)備，設(shè)計(jì)了多種組織結(jié)構(gòu)的摩擦納米發(fā)電織物，同時(shí)以膨體聚四氟乙烯（e-PTFE）為電負(fù)性摩擦材料，通過(guò)層壓法制備了e-PTFE織物，最終構(gòu)建了可以大規(guī)模連續(xù)化制備，且具有很好的柔性，透氣性，可水洗的獨(dú)立層工作模式的摩擦納米發(fā)電織物。

該摩擦納米發(fā)電織物具有很好的柔性

織物組織結(jié)構(gòu)對(duì)摩擦納米發(fā)電織物輸出性能的影響

格柵式電極可以提高摩擦納米發(fā)電機(jī)充電效率

  通過(guò)工業(yè)化的紡織設(shè)備，只需通過(guò)程序設(shè)定，便可以規(guī)模化制備具有柵狀結(jié)構(gòu)的織物電極，研究表明，此種結(jié)構(gòu)可以明顯提高收集到的電荷量，電流密度和輸出頻率。此外，這種具有獨(dú)立層模式的柵極結(jié)構(gòu)非常適用于無(wú)接線(xiàn)或物理接觸的移動(dòng)物體收集能量，如人類(lèi)手臂的擺動(dòng)，行走的能量等，也可用于對(duì)人體運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)。

摩擦納米發(fā)電織物的應(yīng)用演示

  據(jù)悉，在2019年1月刊的《納米能源》上黃濤博士和俞昊教授以共同通訊作者發(fā)表了題為《基于封閉結(jié)構(gòu)的氣體增強(qiáng)型摩擦納米發(fā)電機(jī)用于能量收集與傳感》（Gas-enhanced triboelectric nanogenerator based on fully-enclosed structure for energy harvesting and sensing）的研究論文，通過(guò)封閉式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和氣體介質(zhì)的優(yōu)化，進(jìn)一步提高了摩擦納米發(fā)電機(jī)的輸出功率，且其可在潮濕環(huán)境甚至水下工作。

  上述工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金，博士后基金，中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)，上海市優(yōu)秀學(xué)術(shù)帶頭人計(jì)劃等基金的資助。此外，黃濤博士還獲得了2018年度上海市“晨光計(jì)劃”項(xiàng)目資助。

  論文鏈接：

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519300473

  https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518308346