Waste Fabric‐Derived Aerogel Fiber for Self‐Powered Tactile Sensing with High Sensitivity

材料科学 气凝胶 纳米孔 灵敏度(控制系统) 纤维 芳纶 复合材料 纳米纤维 功率密度 内阻 纳米技术 限制 光电子学 功率(物理) 电极 制作 检出限 能量收集 光纤
作者
Mengyuan Peng,Yumeng Xia,Qingtao Liu,Jinming Zhang,Kunkun Zhu,Shouwei Zhang,Jinfeng Wang,Xungai Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (14) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/adfm.202520263
摘要

Abstract The nanofluidic fibers with unique ion‐selective transport enable the osmotic power generation and self‐powered sensing. However, the extremely nanoconfined channels in these fibers result in high internal resistance, limiting energy harvesting and the detection sensitivity of fiber‐based sensors. In this work, aramid nanofibers (ANFs)‐based aerogel fibers fabricated using waste fabrics are exploited as an ion transporter for energy conversion and self‐powered sensors. Benefiting from the 3D nanoporous structure, the aerogel fiber exhibits an internal resistance of ca. 10 kΩ under 500‐fold NaCl, much less than that of traditional energy generators (e.g., several tens of thousands of ohms). The low internal resistance results in enhanced output power density (17.6 W m −2 ) under 500‐fold NaCl gradient. Moreover, the ANFs aerogel fibers remain stable in solutions over 30 days in terms of structure integrity and power generation capacity. Notably, the aerogel fibers demonstrate an ultra‐fast response with a response time of 25 ms and an ultra‐low detection limit of 0.20 mN, enabling real‐time sensing of motions and movements. These features highlight their substantial potential as self‐powered sensors with ultra‐high sensitivity, significantly advancing the development of fiber‐based sensors.
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