A Self‐Sustainable, Ultrarobust and High‐Power‐Density Triboelectric Nanogenerator for In Situ Powering of Marine Internet of Things

摩擦电效应 纳米发生器 储能 可扩展性 材料科学 计算机科学 弹性(材料科学) 电气工程 功率(物理) 电压 工程类 物理 量子力学 复合材料 数据库
作者
Pengfei Chen,Zheng Zhang,Cuiying Ye,Yang Jiang,Litu Chen,Zhiqiang Xu,Minyi Xu,Zhanyong Hong,Tao Jiang,Zhong Lin Wang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (42): e11283-e11283 被引量:16
标识
DOI:10.1002/adma.202511283
摘要

Abstract The sustainable operation of marine Internet of Things (IoT), as a critical enabler for marine resource utilization, is hindered by the lack of robust energy solutions capable of powering advanced functionalities in unpredictable oceanic environments. Here, a self‐sustainable, highly reliable triboelectric nanogenerator system is presented that synergizes a non‐contact architecture with dynamic charge supplementation and multiphase electrode design to overcome persistent limitations in durability, energy storage, and water wave adaptability. The system achieves a 3‐fold enhancement in output charge with 97% performance retention over 20 million cycles—5.2 times more durable than state‐of‐the‐art counterparts. A chaotic double‐pendulum structure further broadens operational bandwidth to 0.4–1.0 Hz with the charge accumulation rate of 4.6 times, enabling record‐breaking average power density of 13.53 W m −3 Hz −1 . Furthermore, an adaptive ultralow‐powered (244 nW) integrated management circuit with on‐demand direct current supply functionality ensures a 394‐fold energy storage speed, successfully sustaining real‐time GPS communication and water quality monitoring in autonomous buoys. This work establishes a scalable, maintenance‐free paradigm for marine energy harvesting, directly addressing the energy paradox in IoT deployment while advancing sustainable resource management and climate resilience strategies.
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