Inhalation‐Driven Vertical Flutter Triboelectric Nanogenerator with Amplified Output as a Gas‐Mask‐Integrated Self‐Powered Multifunctional System

摩擦电效应 纳米发生器 材料科学 电气工程 电压 光电子学 工程类 复合材料
作者
Deokjae Heo,Myunghwan Song,Seh‐Hoon Chung,Kyunghwan Cha,Youna Kim,Jihoon Chung,Patrick T.J. Hwang,Jaeheon Lee,Heesoo Jung,Youngho Jin,Jinkee Hong,Min‐Kun Kim,Sangmin Lee
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:12 (31) 被引量:25
标识
DOI:10.1002/aenm.202201001
摘要

Abstract With the widespread use of sensors and small electronics in the Internet of Things (IoT) era, triboelectric nanogenerators (TENGs) have emerged as sustainable and renewable energy sources owing to their high efficiency, compatibility with various materials, and low cost. However, the existing TENGs exhibit a low current output and require a large mechanical input to continuously generate an enhanced current output. In this study, an inhalation‐driven vertical flutter TENG (IVF‐TENG) with an amplified current output is developed. The IVF‐TENG exhibits two types of mechanical behaviors simultaneously, generating a high‐frequency continuous electrical voltage and closed‐circuit current ( I CC ) output of 17 V and 1.84 μA, respectively, during inhalation, and an electrostatic discharge voltage and I CC output of 456 V and 288 mA at the beginning and end of every inspiratory cycle, respectively. As a user‐position‐indicating light, the IVF‐TENG can power 130 LEDs in series and 140 LEDs in parallel for every inhalation. The IVF‐TENG can charge a capacitor of 660 μF, with a discharge process of a few seconds, to power a commercial Bluetooth tracker and wirelessly transfer the Bluetooth signal to a smartphone. Moreover, the IVF‐TENG can detect the user's respiration state or the presence of chemical warfare agents (GB, DMMP, etc.) via output waveforms.

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