High-output triboelectric nanogenerator based on L-cystine/nylon composite nanofiber for human bio-mechanical energy harvesting

摩擦电效应 纳米发生器 材料科学 机械能 纳米纤维 复合数 能量收集 纳米技术 功率密度 光电子学 功率(物理) 复合材料 压电 量子力学 物理
作者
Yijun Hao,Jiayi Yang,Zihao Niu,Meiqi Wang,Haopeng Liu,Yong Qin,Chuguo Zhang,Xiuhan Li
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier]
卷期号:118: 108964-108964 被引量:54
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2023.108964
摘要

Thanks to the characteristics of lightweight and high-efficiency in low-frequency, triboelectric nanogenerator (TENG) is considered a highly promising technology to effectively harvest human mechanical energy. However, the low output of wearable TENG significantly limits its application in self-powered wearable electronic systems. Herein, we propose a high-output multilayer-structured triboelectric nanogenerator (HM-TENG) fabricated by nylon/L-cystine composite nanofiber film (NCNF), which can efficiently harvest various human bio-mechanical energy. Based on the excellent positive triboelectric performance of L-cystine and the corresponding preparation process research, the fabricated TENG by NCNF with 8 w% L-cystine achieves several times the output performance of TENG with pure nylon nanofiber. Besides, the fabricated HM-TENG obtain a high power density of 11.52 W/m2, which is 5–500 folds higher than previous related research work. Importantly, relied on the designed power management circuit and the installation of a foot mounted HM-TENG, various self-powered wearable electronic devices constructed by harvesting human bio-mechanical energy have been successfully demonstrated. Our research not only provides a novel method for developing high-output TENG but also offers a important solution for the design of self-powered electronic devices.
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