Повышение производительности трибоэлектрического наногенератора с использованием ПВДФ, легированного йодом

Благодаря стремительному совершенствованию технологий сбора энергии были созданы уникальные механические устройства. Однако из-за проблем с энергией исследователи начали создавать новые процедуры и стратегии для хранения как можно большего количества энергии. Нанотехнология уникальна, и она стимулировала изобретение трибоэлектрических наногенераторов (ТЭН), которые используются в качестве источника энергии в носимых устройствах путем преобразования механической энергии в электрическую. В этой статье обсуждается ТЭН, который представляет собой трибоэлектрический материал, изготовленный из поливинилиденфторида (ПВДФ) и алюминия (Al). ТЭН может быть изготовлен двумя способами: только из ПВДФ или из ПВДФ, легированного йодом, причем в обоих случаях Al остается одинаковым. Несмотря на то, что материалы являются трибоэлектрическими, для прикрепления к материалам используются алюминиевые электроды, которые создаются на пластиковой подложке с помощью термического испарителя и склеиваются вместе. Существование PVDF было подтверждено исследованиями с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), которые выявили высокие пики поглощения при 723 см^-1 и 849 см^-1 соответственно. Цифровым запоминающим осциллографом (ЦЗО) и пикоамперметром (10-12 м) измерения выходного напряжения и тока ТЭН-устройства дали результаты 25 В и 8 пА соответственно. Кроме того, это исследование раскрывает производимую плотность мощности и отличительные особенности этого устройства TENG, оба из которых имеют решающее значение для эффективности и применимости TENG в электронике нового поколения.

1. Tayyab M., Wang J., Wang J., Maksutoglu M., Yu H., Sun G., Yildiz F., Eginligil M., Huang W. Enhanced output in polyvinylidene fluoride nanofibers based triboelectric nanogenerator by using printer ink as nano-fillers. Nano Energy, 2020, 77, P. 105178.

2. Cheng L., Xu Q., Zheng Y. A self-improving triboelectric nanogenerator with improved charge density and increased charge accumulation speed. Nature Communications, 2018, 9, P. 3773.

3. Bazaka K., Jacob M. Effects of Iodine Doping on Optoelectronic and Chemical Properties of Polyterpenol Thin Films. Nanomaterials, 2017, 7(1), P. 11.

4. Harold O. Lee III, Sam-Shajing Sun. Properties and mechanisms of iodine doped of P3HT and P3HT/PCBM composites. AIMS Materials Science, 2018, 5(3), P. 479–493.

5. Kise H., Ogata H., Nakata M. Angewandte Makromolekulare Chemie. 1989, 168(1), P. 205–216.

6. Lee J., Lee J., Baik J. The Progress of PVDF as a Functional Material for Triboelectric Nanogenerators and Self-Powered Sensors. Micromachines, 2018, 9(10), P. 532.

7. Garcia C., Trendafilova I., De Villoria R.G., Del Rho J.S. Triboelectric nanogenerator as self-powered impact sensor. MATEC Web of Conferences, 2018, 148, P. 14005.

8. Madhuri P.K., Santra P.K., Bertram F., John N.S. Current Mapping of Lead Phthalocyanine Thin Films in the Presence of Gaseous Dopants. Physical Chemistry Chemical Physics, 2019, 21, P. 22955–22965.

9. Zhu Y., Ye X., Jiang H., Wang L., Zhao P., Yue Z., Jia C. Iodine-steam doped graphene films for high-performance electrochemical capacitive energy storage. Journal of Power Sources, 2018, 400, P. 605–612.

10. Lee J., Lee J., Baik J. The Progress of PVDF as a Functional Material for Triboelectric Nanogenerators and Self-Powered Sensors. Micromachines, 2018, 9(10), P. 532.

11. Bahrami S., Yaftian M.R., Najvak P., Dolatyari L., Shayani-Jam H., Kolev S.D. PVDF-HFP based polymer inclusion membranes containing Cyphos§IL 101 and Aliquat§336 for the removal of Cr(VI) from sulfate solutions. Separation and Purification Technology, 2020, 250, P. 117251.

12. Wang Y., Yang Y., Wang Z.L. Triboelectric nanogenerators as flexible power sources. Npj Flexible Electronics, 2017, 1, article 10.