A flexible and biocompatible triboelectric nanogenerator with tunable internal resistance for powering wearable devices

摩擦电效应 纳米发生器 材料科学 内阻 电压 机械能 能量收集 光电子学 功率(物理) 碳纳米管 电气工程 纳米技术 复合材料 电池(电) 物理 工程类 量子力学
作者
Yanbo Zhu,Bin Yang,Jingquan Liu,Xingzhao Wang,Wang Luxian,Xiang Chen,Chunsheng Yang
出处
期刊:Scientific Reports [Nature Portfolio]
卷期号:6 (1): 22233-22233 被引量:150
标识
DOI:10.1038/srep22233
摘要

Recently, triboelectric energy nanogenerators (TENGs) have been paid the most attention by many researchers to convert mechanical energy into electrical energy. TENGs usually have a simple structure and a high output voltage. However, their high internal resistance results in low output power. In this work, we propose a flexible triboelectric energy nanogenerator with the double-side tribological layers of polydimethlysiloxane (PDMS) and PDMS/multiwall carbon nanotube (MWCNT). MWCNTs with different concentrations have been doped into PDMS to tune the internal resistance of triboelectric nanogenerator and optimize its output power. The dimension of the fabricated prototype is ~3.6 cm(3). Three-axial force sensor is used to monitor the applied vertical forces on the device under vertical contact-separation working mode. The Prototype with 10 wt% MWCNT (Prototype I) produces higher output voltage than one with 2 wt% MWCNT (Prototype II) due to its higher dielectric parameter measured by LRC impedance analyzer. The triboelectric output voltages of Prototype I and Prototype II are 30 V and 25 V under the vertical force of 3.0 N, respectively. Their maximum triboelectric output powers are ~130 μW at 6 MΩ and ~120 μW at 8.6 MΩ under vertical forces, respectively.
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