Humidity‐Resistant Wearable Triboelectric Nanogenerator Utilizing a Bound‐Water‐Rich Zwitterionic Hydrogel With Microphase‐Separated Domains

摩擦电效应 材料科学 纳米发生器 自愈水凝胶 单体 相对湿度 纳米技术 复合材料 甲基丙烯酸酯 化学工程 高分子化学 聚合物 热力学 物理 压电 工程类
作者
Yutong Ding,Hongxin Guo,Mi Ouyang,Ge Meng,Feng Chen,Tairong Kuang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
被引量:7
标识
DOI:10.1002/adfm.202421164
摘要

Abstract Triboelectric nanogenerators (TENGs) represent an effective approach for transforming mechanical energy into electrical power, making them suitable for wearable electronic applications. Hydrogels as TENGs electrodes are common, but their use as direct triboelectric layers remains insufficiently explored. Here, a novel zwitterionic monomer 3‐{1‐[6‐(hydroxymethyl)‐2‐methyl‐3,8‐dioxo‐9‐aza‐4,7‐dioxadodec‐1‐en‐12‐yl]imidazol‐3‐ium‐3‐yl}propane‐1‐sulfonate (VNIPS) is synthesized in combination with acrylic acid (AA) and zwitterionic sulfobetaine methacrylate (SBMA) to create a double‐network zwitterionic hydrogel. The hydrogel is developed using a solvent‐exchange process that facilitated the creation of microphase‐separated domains, notablely increasing its mechanical strength (211.9 kPa, 472.3%), conductivity (0.6 mS cm −1 ), and anti‐freezing capability (−18.3 °C). In addition, the hydrogel's hydrophilic groups interacted with water molecules, reducing charge loss in humid conditions. When employed as the triboelectric positive layer, the hydrogel‐based TENGs achieved a substantial charge density of 456 µC m − 2 and an output power density of 464 mW m − 2 , while maintaining a steady open‐circuit voltage (V oc ) of 97 V, with 92% retention under 80% relative humidity. Moreover, the hydrogel's strong adhesion and biocompatibility make it suitable for wearable applications, such as motion sensing and Morse code communication. This work demonstrates the feasibility of zwitterionic hydrogels as triboelectric materials, providing a new strategy for creating efficient, humidity‐resistant energy harvesters.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
斯文败类应助卫傀斗采纳,获得10
刚刚
852应助Zoom采纳,获得10
1秒前
3秒前
3秒前
田様应助KaK采纳,获得10
5秒前
没心没肺发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
9秒前
10秒前
11秒前
13秒前
上官若男应助yue采纳,获得10
13秒前
卫傀斗发布了新的文献求助10
14秒前
xuan完成签到,获得积分10
15秒前
6666发布了新的文献求助10
15秒前
JamesPei应助juanjuan采纳,获得10
16秒前
废物自救发布了新的文献求助10
17秒前
爆米花应助okjiujiu采纳,获得10
18秒前
19秒前
20秒前
卫傀斗完成签到,获得积分10
23秒前
Transecond发布了新的文献求助10
24秒前
24秒前
晚意意意意意完成签到 ,获得积分10
25秒前
Zoom发布了新的文献求助10
27秒前
27秒前
29秒前
ASA完成签到,获得积分10
29秒前
30秒前
32秒前
okjiujiu发布了新的文献求助10
32秒前
黄小北发布了新的文献求助30
34秒前
怕黑香菇发布了新的文献求助10
36秒前
Zoom完成签到,获得积分10
37秒前
重要的绯完成签到,获得积分10
45秒前
今后应助我不是阿呆采纳,获得10
46秒前
47秒前
HQZ完成签到,获得积分10
47秒前
Yiping应助89757采纳,获得10
48秒前
Alex完成签到,获得积分10
50秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
105th Edition CRC Handbook of Chemistry and Physics 1600
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
Периодизация спортивной тренировки. Общая теория и её практическое применение 310
Mixing the elements of mass customisation 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3778404
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3324131
关于积分的说明 10217172
捐赠科研通 3039355
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1667977
邀请新用户注册赠送积分活动 798463
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758385