Smart Flexible Fabrics for Energy Storage, Self‐Heating, Energy Harvesting, and Self‐Powered Motion Sensing at Low Temperatures

材料科学 能量收集 储能 自愈 能量(信号处理) 纳米技术 工程物理 功率(物理) 热力学 数学 医学 统计 物理 工程类 病理 替代医学
作者
Ping Yang,Xiangyu Chen,Xiwei Xu,Liyuan Yu,Jing Ge,Xiaoyu Yang,Jingshi Liu,Siyu Zhang,Fulai Zhao,Yiyu Feng,Zhong Lin Wang,Wei Feng
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:35 (38) 被引量:14
标识
DOI:10.1002/adfm.202501330
摘要

Abstract Energy harvesting and storage at extreme temperatures are significant challenges for flexible wearable devices. This study innovatively developed a dynamic‐bond‐cross–linked spinnable azopolymer‐based smart fabric (PAzo‐M/PVA, M = Mg, Ca, Zn) capable of photothermal energy storage, light‐induced self‐heating, mechanical energy harvesting, and self‐powered motion sensing under cold conditions, overcoming issues like low energy density and poor structural stability when azopolymers are combined with other fabrics via impregnation or spraying. PAzo‐Mg, operating without solvents, demonstrated high energy density (264.8 J g −1 ) and long‐term stability (14 days). Upon light excitation at −20 °C, this fabric achieved the highest temperature increase (9.3 °C) and sustained self‐heating for 45 minutes. A triboelectric nanogenerator based on this fabric achieved a maximum output power density of 3.43 W m −2 and demonstrated excellent durability (≈10 000 cycles) at −20 °C, with light‐induced trans/cis isomerization and dynamic bond formation/dissociation affected the electrical output, a phenomenon not previously reported. Moreover, a self‐powered motion sensor embedded with this fabric successfully detected subtle pulse variations during outdoor human activities at −18 to −21 °C. This smart fabric combines energy storage, self‐heating, and triboelectric power generation at low temperatures, providing a feasible solution for creating flexible wearable devices for complex environments.
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