Highly durable all-fiber nanogenerator for mechanical energy harvesting

纳米发生器 材料科学 能量收集 压电 纳米纤维 机械能 电压 发电 复合材料 功率(物理) 纤维 电气工程 工程类 物理 量子力学
作者
Wei Zeng,Xiaoming Tao,Song Chen,Songmin Shang,Helen Lai Wah Chan,S. H. Choy
出处
期刊:Energy and Environmental Science [The Royal Society of Chemistry]
卷期号:6 (9): 2631-2631 被引量:306
标识
DOI:10.1039/c3ee41063c
摘要

Future generations of wearable electronic systems and mobile communication place a great demand for harvesting energy from ambient environments or human movements. Soft fiber-based electric power generators are attractive in meeting the requirements of wearable devices because of efficient energy conversion performance, high durability and comfort. In this paper, we present a novel all-fiber wearable electric power nanogenerator, which consists of a PVDF–NaNbO3 nanofiber nonwoven fabric as an active piezoelectric component, and an elastic conducting knitted fabric, made from segmented polyurethane and silver coated polyamide multifilament yarns, as the top and bottom electrodes. The non-uniform deformation distribution in a compressed nanogenerator device determines the complex operating modes in the piezoelectric nanofiber nonwoven fabric. The nanogenerator consistently produces a peak open-circuit voltage of 3.4 V and a peak current of 4.4 μA in cyclic compression tests at 1 Hz and a maximum pressure of 0.2 MPa, which is comparable to normal human walking motion. More importantly, the all-fiber nanogenerator retains its performance after 1 000 000 compression cycles, demonstrating great promise as a wearable energy harvester that converts the mechanical energy of human movement into electricity.
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