Triboelectric Nanogenerator for Harvesting Vibration Energy in Full Space and as Self‐Powered Acceleration Sensor

摩擦电效应 纳米发生器 材料科学 能量收集 振动 电压 电极 光电子学 加速度 机械能 二极管 声学 电气工程 能量(信号处理) 功率(物理) 压电 物理 工程类 复合材料 经典力学 量子力学
作者
Hulin Zhang,Ya Yang,Yuanjie Su,Jun Chen,Katherine T Adams,Sangmin Lee,Chenguo Hu,Zhong Lin Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:24 (10): 1401-1407 被引量:454
标识
DOI:10.1002/adfm.201302453
摘要

A spherical three‐dimensional triboelectric nanogenerator (3D‐TENG) with a single electrode is designed, consisting of an outer transparent shell and an inner polyfluoroalkoxy (PFA) ball. Based on the coupling of triboelectric effect and electrostatic effect, the rationally developed 3D‐TENG can effectively scavenge ambient vibration energy in full space by working at a hybridization of both the contact‐separation mode and the sliding mode, resulting in the electron transfer between the Al electrode and the ground. By systematically investigating the output performance of the device vibrating under different frequencies and along different directions, the TENG can deliver a maximal output voltage of 57 V, a maximal output current of 2.3 μA, and a corresponding output power of 128 μW on a load of 100 MΩ, which can be used to directly drive tens of green light‐emitting diodes. Moreover, the TENG is utilized to design the self‐powered acceleration sensor with detection sensitivity of 15.56 V g ‐1 . This work opens up many potential applications of single‐electrode based TENGs for ambient vibration energy harvesting techniques in full space and the self‐powered vibration sensor systems.

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