【编号】2023-47

【题名】仿生超细纤维基摩擦纳米发电机的制备及其自供电应用研究

【作者】王鹏，冯见艳，陈欣等

【机构】陕西科技大学轻工科学与工程学院轻化工程国家级实验教学示范中心

【刊名】陕西科技大学学报（2023年05期）

【文摘】在能源资源紧张的国际背景下，开发新能源成为一种新的发展趋势，利用摩擦生电与静电感应，摩擦纳米发电机(TENG)能够将外界机械能转化为电能，因此与人体契合的纤维织物所制备的TENG受到广泛的关注。以尼龙 6/碱溶性聚酯(PA6/COPET)非织造布为底材，通过浸渍石墨烯/水性聚氨酯(Gr/WPU)，经碱减量、再浸渍Gr的工艺制备具有仿生皮革结构的纳米增强石墨烯/水性聚氨酯/超细纤维复合材料(SGWPU/MF)，并将SGWPU/MF与聚四氟乙烯膜复合构筑TENG.采用SEM、超景深观察SGWPU/MF的微观形貌，对其透气性、透水汽性、柔软度、粗糙度等卫生性能进行表征，并对设计的TENG进行有限元模拟分析。实验结果表明：当Gr用量为 2.0％时(以 PA6/COPET 质量计)，SGWPU/MF拉伸强度为15.20MPa，断裂伸长率为 95.23％，撕裂强度为 116.63N/mm，撕裂力为 134.16N，透气性为4 534.01mL/cm²•h，透水汽性为649.60mg/10 cm²•24h，柔软度达到7.50，粗糙度Ra达4.93μm；所构筑的 TENG能够点亮 44 个LED灯，并能为商业手表与计时器供能.采用SGWPU/M F构筑织物TENG具有柔软舒适、机械性能优异、自供电输出高等特性，在仿生、服装、能源等领域有着广阔的应用前景。