Boosting the Electrical Performance of PLA‐Based Triboelectric Nanogenerators for Sustainable Power Sources and Self‐Powered Sensing

摩擦电效应 材料科学 静电纺丝 纳米纤维 纳米发生器 乙二醇 能量收集 功率密度 机械能 纳米技术 光电子学 聚合物 功率(物理) 压电 复合材料 化学工程 工程类 物理 量子力学
作者
Xingxing Shi,Wanjie Si,Jingyi Zhu,Shuidong Zhang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (15) 被引量:15
标识
DOI:10.1002/smll.202307620
摘要

Abstract Triboelectric nanogenerators (TENGs) have emerged as a promising technology for harvesting mechanical energy from the ambient environment. However, developing tribopositive materials with strong piezoelectric effects and high electron‐donating ability still remains a challenge. Herein, poly(ethylene glycol) monomethyl ether (mPEG) to soft poly(lactic acid) (PLA) is adopted, then PLA/mPEG nanofibers are fabricated under electrospinning and used as the tribopositive material for fabricating robust power density TENGs. The crystallinity and dynamic mechanical properties of PLA/mPEG nanofibers are investigated. The results revealed that the incorporation of mPEG provided an effective approach to elevate the electron‐donating ability and charge transfer efficiency in PLA. The PLA/mPEG‐based TENGs achieved a high open‐circuit voltage of 342.8 V, a short‐circuit current of 38.5 µA, and a maximum power density of 116.21 W m −2 over a 2 cm 2 contact area at an external load of 10 6 Ω, respectively. Strikingly, excellent stability and durability are demonstrated after continuous cycles up to 10 4 cycles. Noteworthy, the TENGs are explored for self‐powered sensing applications, with seven TENG units integrated to act as self‐powered sensors playing music through buzzers when pressed by fingers. Eventually, this work provides new insights into tuning the structures and properties of electrospun polymers to reinforce the TENG output and self‐powered systems.
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