電子紡織品(E-textiles)和柔性可穿戴電子作為一種新興技術(shù)越來越受到人們的廣泛關(guān)注，它可能會徹底改變我們未來的生活。目前，已經(jīng)有各種功能性電子器件如晶體管、壓力傳感器等可集成在纖維/織物中，用于健康/運動監(jiān)測、個人熱管理等。其中一個不可回避的問題就是如何在不犧牲電子紡織品的舒適性、柔性和透氣性的條件下，為這些電子元件提供可持續(xù)的能源供應(yīng)。因此有必要針對目前可穿戴智能設(shè)備供能時間短及不可變形的兩個缺點，開發(fā)集成可編織發(fā)電纖維和高能量密度柔性電容器纖維的自充電供能系統(tǒng)。

近日，中國科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所蒲雄研究員、胡衛(wèi)國研究員與王中林院士研究團隊在自充電織物領(lǐng)域取得新進展，相關(guān)研究發(fā)表在《Advanced functional materials》上，文中報道了一種基于紗線的能量采集摩擦納米發(fā)電機(Triboelectric Nanogenerators,TENG)和基于儲能紗線的非對稱超級電容器(Yarn-type Asymmetric Supercapacitors,Y-ASC)交織而成的自充電織物。非對稱電容器纖維具有可觀的柔性，可以直接編織到普通衣物中。此外，發(fā)電機紗線可編織成普通面料，具有比較理想的時尚設(shè)計，并且可以從人體日常運動中收集機械能得到高的輸出(60 V的開路電壓和3 μA的短路電流)。該集成式自充電動力紡織品可以在不需要其他電源充電的情況下驅(qū)動電子表工作，在電子紡織品和可穿戴電子產(chǎn)品領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

圖文速遞

圖1.用于能量收集的TENG紗線的輸出性能及工作機理。

a)鍍鎳/銅導(dǎo)電紗線在外殼包覆F-PDMS層用于編織TENG織物的示意圖。插圖為紗線的截面掃描電鏡圖像和EDS元素分布。b)經(jīng)化學(xué)修飾后表面含氟基團的聚二甲基硅氧烷（F-PDMS）的示意圖。c)原始PDMS和F-PDMS紗線的FTIR光譜。d)TENG紡織品的工作機理示意圖。e,f) F-PDMS紗線和未處理紗線編織的TENG織物的輸出性能。(a)中插圖比例尺為500μm。

圖2.一種自充電的紡織品。

a)自充電織物示意圖。采用整流橋?qū)ENG輸出電壓和電流進行整流后對非對稱超級電容器進行充電。b) 普通織物中編入形狀為英文字母(BINN)的能量收集紗線和ASC紗線。c)自充電系統(tǒng)的等效電路，利用能量采集織物TENG對ASC進行充電，然后為電子產(chǎn)品供電。d)不同運動頻率的TENG面料對兩個串聯(lián)ASC纖維充電電壓。e) 以4Hz的運動頻率輕拍TENG面料給兩個串聯(lián)連接的ASC紗線充電，然后驅(qū)動手表工作。

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https://doi.org/10.1002/adfm.201806298

來源：高分子科學(xué)前沿