Enhancing the Output of Liquid–Solid Triboelectric Nanogenerators through Surface Roughness Optimization

摩擦电效应 材料科学 砂纸 表面粗糙度 纳米发生器 发光二极管 电容器 工艺工程 纳米技术 机械工程 电压 光电子学 电气工程 工程类 复合材料 压电
作者
Zunkang Zhou,Huaifang Qin,Peng Cui,Jingjing Wang,Jingjing Zhang,Ying Ge,Huimin Liu,Can Feng,Meng Yao,Zanying Huang,Ke Yang,Gang Cheng,Zuliang Du
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (4): 4763-4771 被引量:44
标识
DOI:10.1021/acsami.3c16352
摘要

The advent of liquid-solid triboelectric nanogenerators (LS-TENGs) has ushered in a new era for harnessing and using energy derived from water. To date, extensive research has been conducted to enhance the output of LS-TENGs, thereby improving water utilization efficiency and facilitating their practical application. However, in contrast to intricate chemical treatment methods and specialized structures, a straightforward operational process and cost-effective materials are more conducive to the widespread adoption of LS-TENGs in practical applications. This work presents a novel method to enhance the output of LS-TENGs by increasing the liquid-solid contact area. The approach involves creating roughness on the solid surface through sandpaper grinding, which is simple in design and easy to operate and significantly reduces the cost of the experiment. The theory is applied to the solid triboelectric layer commonly used in the LS-TENG, demonstrating its universality and wide applicability to improve the output of the LS-TENG. The practical performance of the device is demonstrated by charging the capacitor and external load and driving the hygrometer and commercial 5 W LED light bulb, which can directly light up 300 commercial light-emitting diodes (LEDs) driven by a drop of water. This work provides a new method for the optimization of LS-TENGs and contributes to the wide application of LS-TENGs. This is a significant step forward in the field of energy harvesting and utilization.
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