Laser-carbonized MXene/ZiF-67 nanocomposite as an intermediate layer for boosting the output performance of fabric-based triboelectric nanogenerator

摩擦电效应 纳米发生器 材料科学 纳米复合材料 光电子学 功率密度 激光器 纳米技术 碳化 复合材料 功率(物理) 光学 压电 物理 量子力学 扫描电子显微镜
作者
Md Salauddin,S M Sohel Rana,Md Sharifuzzaman,Sang Hyun Lee,Md Abu Zahed,Young Do Shin,Sookyeong Seonu,Hye Su Song,Trilochan Bhatta,Jae Yeong Park
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:100: 107462-107462 被引量:66
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2022.107462
摘要

The investigation of efficient research approaches to boost the output performance of triboelectric nanogenerators (TENGs) is crucial in extending their practical use in daily life. In this study, a laser-carbonized (LC) MXene/ZiF-67 nanocomposite-based intermediate layer is introduced to achieve outstanding output performance in both contact and non-contact mode (CNM) TENGs. The porous structure of the LC-MXene/ZiF-67 nanocomposite layer contains a high charge density, thereby enabling the surface charges to be conserved for longer periods, and simultaneously increasing the surface potential. Different ratios of MXene/ZiF-67, laser powers, and laser speeds were explored and optimized to improve the output performance of the CNM-TENG. Under optimal conditions, the intermediate and charge generating layer significantly enhanced the contact-TENG output power density of 65 W/m2 at a load resistance of 1.3 MΩ. In addition, the noncontact TENG provided a high charge density of 15.3 µC/m2 and stable output performance at a distance of 2 cm. Finally, demonstrations of the optimized CNM-TENG-based human gait analysis, automobile vehicles, smart robots were presented to enable obstacle detection and human motion alerts, touchless wearable keyboards for security, and self-powered electronic devices. The findings of this study offer an innovative and effective strategy for designing devices with excellent performance for use in self-powered electronic devices and sensing systems.
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