Scalable, Lightweight, and Waterproof Unitary Fabric Triboelectric Nanogenerator for Bio‐ and Natural Mechanical Energy Harvesting and Self‐Powered Sensing

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作者
Pengfei Chen,Wei‐Chen Peng,Wei‐Chun Yang,SHU‐WEI WANG,Yan‐Cheng Wu,Shi‐Hong Chen,Yi‐Lin Huang,Cheng‐Hung Tsai,Hongwei Lu,X. Wang,Ying‐Chih Lai
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (35)
标识
DOI:10.1002/adfm.74388
摘要

ABSTRACT Light, adaptable, and distributed power sources are essential for materializing various wearable devices and popularizing Internet‐of‐Things (IoT) applications. While triboelectric nanogenerators (TENGs) represent a promising solution of wearable energy, many existing fabric‐based TENGs (f‐TENGs) face challenges in terms of weight, environmental adaptability, and scalable manufacturing. Here, we report a unitary, waterproof, and industrially compatible f‐TENG that efficiently harvests energy from diverse natural and biomechanical sources, including rain, wind, and human motion, while functioning as a self‐powered sensor and human–machine interface. The f‐TENG incorporates sueding‐treated polyethylene and nylon fabrics with spray‐coated silicone rubber particles to enhance charge transfer, alongside a porous polyurethane spacer that optimizes compressibility and contact–separation efficiency. This design reduces device weight by over 8 times compared to previous systems while achieving higher electrical output (315 V open‐circuit voltage and 118 mW/m 2 power density). Critically, all fabrication processes align with standard industrial textile manufacturing, ensuring scalability and cost‐effectiveness. We demonstrate applications in health monitoring, speech recognition, interactive controls, and sports training, providing a new direction for fabricating lightweight and cost‐effective multifunctional TENGs, and highlighting the potential of the f‐TENG to enable future generations of self‐powered e‐textiles and sustainable wearable systems.
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