Bionic structure-based superhydrophobic TPU-TENG

摩擦电效应 多物理 能量收集 弯曲 材料科学 纳米发生器 工作(物理) 纳米技术 接触角 机械工程 可穿戴计算机 人体运动 机械能 曲面(拓扑) 表面能 微观结构 能量(信号处理) 接触力 可穿戴技术 动能 润湿 复合材料 模式(计算机接口) 光电子学 声学
作者
Runpeng Jiang,Tao Tang,Jufeng Deng,Wenhao Dong,Song Bao,Xueye Chen
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:544: 178741-178741 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.cej.2026.178741
摘要

To address the demand for flexible energy-harvesting surfaces for wearable electronics, this study develops a bioinspired superhydrophobic TPU-based triboelectric nanogenerator (TPU-TENG). The key feature of this work is the construction of a dual-mode TPU-TENG platform that can operate under two independent scenarios: harvesting biomechanical energy from human motion in the bending mode and harvesting raindrop kinetic energy in the rain mode. A tree-frog-inspired hexagonal microstructure was fabricated on polyether-type TPU through a template-assisted process, and SiO₂/CNT fillers were introduced to regulate surface roughness, wettability, and conductivity. The optimized surface exhibited a high water contact angle of 154° and a sliding angle below 10°, indicating excellent superhydrophobicity and low droplet adhesion. The TPU-TENG generated current outputs of approximately 0.7 μA in the raindrop mode and 800 μA in the bending mode. COMSOL Multiphysics 6.4 simulations and GBDT-assisted formulation analysis were used to support the interpretation of droplet dynamics and material optimization. This work provides a flexible superhydrophobic platform for wearable energy harvesting under different environmental and motion conditions.
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