中科院纳米能源所蒲雄、胡卫国&王中林团队在可拉伸自充电织物领域取得新进展

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智能可穿戴织物在人体健康监测，人机交互等领域应用越来越广泛。目前，已经有各种储能器件和传感器件可集成在织物/纤维中。其中仍存在两个关键的问题：第一：如何给织物电子器件提供可持续的能源供应，同时保持织物本身的柔性。第二：在日常生活中，衣物的拉伸是不可避免的，因此同时保证储能器件和能量收集器件的可拉伸性是很有必要的。

近日，中国科学院北京纳米能源与系统研究所蒲雄研究员、胡卫国研究员与王中林院士研究团队在自充电织物领域取得新进展，相关成果发表在《ACS Nano》上。文中报道了一种基于可拉伸织物基摩擦纳米发电机（Triboelectric Nanogenerators,TENG）和可拉伸织物基微型电容器（microsupercapacitors）的可拉伸、共平面的自充电织物。可拉伸织物发电机可以收集人体运动的机械能（开路电压：49V；峰值能量密度：94.5mWm^-2），并且在拉伸50%的条件下下没有出现明显的下降。该器件不需要外界提供额外的能量，为电子织物以及可穿戴电子设备提供了广阔的前景。

图1可拉伸导电织物以及可拉伸织物电容器的制备

a)可拉伸织物电容器制备流程图。b,c,d)可拉伸导电织物的电学性能。e,f)织物导电图案。g)不同间隔的导电线条。h)导电织物作为导线时灯泡亮度。i)不同拉伸程度下导电织物的SEM照片。j)织物电容器实物图。k,l)覆盖rGO前后的SEM照片

图2.可拉伸织物基TENG的工作原理和输出性能

a)共平面织物发电机的工作原理示意图。b)发电机电流以及电压的输出性能。c)发电机电流密度和电压密度随着外界负载的变化。d,e)织物基TENG的拉伸性能。

图3.可拉伸的自充电织物

a)自充电织物示意图。b)织物发电机给共平面的三个串联的电容器充电，并驱动手表工作。

全文链接：

https://doi.org/10.1021/acsnano.9b09994

参考文献：

Pu, Xiong, et al. Wearable textile‐based in‐plane microsupercapacitors. Advanced Energy Materials, 2016, 6.24: 1601254.

Liu, Mengmeng, et al. High‐Energy Asymmetric Supercapacitor Yarns for Self‐Charging Power Textiles. Advanced Functional Materials, 2019, 29.41: 1806298.

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