鑒于此，湖南工業(yè)大學經(jīng)鑫教授課題組提出了一種普適簡易的改性方法，通過碳納米管（CNT）和聚乙烯亞胺（PEI）的接枝實現(xiàn)了商用天鵝絨織物摩擦電性能的顯著提升。通過在織物表面引入碳納米管和酰胺鍵，一方面構(gòu)筑了微納層級結(jié)構(gòu)，另一方面提升了織物的正電性，使織物具備更高的電荷密度和摩擦納米發(fā)電性能。

圖1 天鵝絨織物改性原理及微觀形貌

本研究開發(fā)的織物基摩擦納米發(fā)電機具有良好的柔性、耐洗性、長期運行穩(wěn)定性。并可獲得119 V的最高輸出電壓和12.6 μA的電流，在外接5×10⁶ Ω負載時，實現(xiàn)了3.2 W/m²的最大功率密度，可作為小型電子設備的電源。

圖2 織物基摩擦納米發(fā)電機水洗測試（a,b,c）及摩擦發(fā)電性能（d-i）

研制的織物基摩擦納米發(fā)電機具備優(yōu)異的壓力傳感性能，并能夠簡易地與織物集成實現(xiàn)觸覺傳感。研究還制備了適于冬天使用的手套界面，展現(xiàn)了織物基摩擦納米發(fā)電機在人機界面應用中的巨大潛力。

圖3 織物基摩擦納米發(fā)電機傳感性能

本研究為提升織物基摩擦納米發(fā)電機輸出性能提供了新的思路，并為織物基摩擦摩擦納米發(fā)電機和自供電傳感器的設計開辟了一條新的途徑。該工作以“Enhancing the Performance of Fabric-Based Triboelectric Nanogenerators by Structural and Chemical Modification”為題發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces（DOI: 10.1021/acsami.1c02815），湖南工業(yè)大學經(jīng)鑫教授和鄭州大學米皓陽教授為文章共同通訊作者，湖南工業(yè)大學博士研究生馮培勇為文章第一作者。

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https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsami.1c02815