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一种纳米纤维膜！用于高性能摩擦纳米发电机和自供电压力传感
近年来，从人体和机械引起的振动运动中收集动能正在进行广泛的研究，旨在为便携式可穿戴电子设备、医疗保健传感器、物联网和自供电传感器网络提供可持续的动力。在动能收集研究中，各种转导原理在实践/理论上得到了验证和证明，例如电磁、压电和摩擦电等等。聚合物纳米纤维由于其接触面积大和固有的可压缩性而被广泛用于能量收集和压力传感应用。
来自韩国光云大学的学者对一种基于二维硅氧烯-聚偏二氟乙烯（S-PVDF）复合纳米纤维膜的高性能摩擦电纳米发电机（TENG）进行了新的研究。通过适当的比率优化和简单的静电纺丝，制造的膜在介电性能、电负性和可压缩性方面显示出显着的改善。由 S-PVDF 膜和尼龙 6/6 组成的TENG 可提供 13.25 W m−2（f ≈ 5 Hz）的出色功率密度，并可轻松运行再低功耗电子设备和物联网（IoTs）之中。此外，膜的优异可压缩性使其适用于自供电的同时检测动静压力，通过有效集成TENG和电容式压力传感器，本文开发了混合压力传感器（HPS）。HPS分别具有出色的动态（12.062V kPa−1 @（<3 kPa）和2.58 V kPa−1 @（3–25 kPa））和静态（<3 kPa时为25.07 mV kPa−1和（3–25 kPa）时为5.96 mV kPa−1）压力灵敏度。此外，使用人工智能为多个用户测试和分析的2×2 HPS阵列显着提高了准确性（98%）。HPS卓越的能量收集性能和更高的精度体现了对未来自供电物联网和基于智能触觉的用户身份验证系统的更好的匹配。相关文章以“Siloxene/PVDF Composite Nanofibrous Membrane for High-Performance Triboelectric Nanogenerator and Self-Powered Static and Dynamic Pressure Sensing Applications”标题发表在Advanced Functional Materials。
本文提出一种新型的S-PVDF复合纳米纤维膜，作为具有优良介电性能和表面电位的高负极TENG层。与采用原始PVDF纳米纤维的TENG相比，由S-PVDF和尼龙6/6纳米纤维膜组成的TENG的电性能有显著提高，峰值功率密度为13.25 Wm−2。TENG的摩擦电输出适用于在很短的时间内操作商业电子元件和为存储设备充电。此外，开发的膜具有出色的机械可压缩性，使其更适合测量微小的动态压力变化，而无需额外的功率。为了提高智能用户认证平台的测量精度，集成了基于PVA-LiTFSI纳米纤维膜的高灵敏度CPS，可以组合静态输入特征进行高精度测量。为此，将基于S-PVDF膜的新型TENG用作动态压力传感器，将CPS用作静压传感器，形成自供电HPS单元。此外，S-PVDF膜出色的信号稳定性（>60000次循环）和摩擦电性能凸显了其对高性能能量收集的重要性，这有助于未来自供电物联网和自供电电子产品的可持续性。@西南科技大学校团委办公室