闽江学院等《AMT》封面：超可拉伸Ecoflex/多孔碳基摩擦纳米发电机，用于自供电手势识别

1成果简介 

可拉伸摩擦电纳米发电机（STENG）已成为柔性电源领域的研究热点，是智能可穿戴电子中不可或缺的。本文，闽江学院陈华民副教授团队及中国科学院半导体研究所研究人员等在《Adv Mater Technol》期刊发表名为“Ultrastretchable Triboelectric Nanogenerators Based on Ecoflex/Porous Carbon for Self-Powered Gesture Recognition”的论文，研究提出了一种超可拉伸Ecoflex/多孔碳基STENG（EP-STENG）用于手势识别应用。

由于Ecoflex的超高拉伸性（570%）和多孔碳的高导电性，EP薄膜在各种变形下充当出色的可拉伸电极。此外，EP-STENG的输出性能可以通过调节多孔碳的浓度来增强。在 0.28 wt% 的质量分数下，EP-STENG 达到最佳输出性能。这是由于适当的导电网络和强大的捕获效果。令人惊讶的是，EP-STENG的性能在177%的拉伸应变下，可以保持70%的输出，这使其成为人机交互的有前途的可穿戴传感器。最后，基于EP-STENG的可伸缩传感器阵列可以获取手指的手势信号，可以控制机械手做出相应的动作。提出的超拉伸EP-STENG可以促进智能可穿戴系统和柔性电子的发展。

2图文导读  

图1、a） EP薄膜制造程序示意图。b） EP-STENG的结构图。c） EP-STENG在原始、拉伸、扭曲和弯曲状态下的照片。

图2、a） 多孔碳的SEM图像。b） 多孔碳的更高分辨率 SEM 图像。c） 多孔碳的拉曼光谱。d） 多孔碳的氮气吸附-解吸等温线测试。e） 孔径分布。f） EP薄膜的弹性。

图3、a-e） EP-STENG的工作机制。f-i）EP-STENG在工作过程中的潜在分布。

图4、EP-STENG的输出性能

图5、a） 各种负载电阻的输出功率。b） 各种电容电容器的充电曲线。c） EP-STENG的稳定性测试。d） 为温湿度计供电的EP-STENG的工作图和数字图像。

图6、用于手势识别应用的EP-STEMG阵列

3小结 

综上所述，研究将多孔碳粉末均匀分散在Ecoflex基体中，通过旋涂法制备了大面积的Ecoflex/多孔碳（EP）薄膜。基于Ecoflex的超可延展性（570%）和多孔碳的高导电性,EP复合电极可以承受弯曲形变（180%）、扭曲形变（720%）和拉伸形变。设计了不同组分的EP复合电极，研究发现，当多孔碳质量分数为0.28%时，EP-STENG表现出最优性能，其输出电压为115.9V，输出电流为1.92uA，转移电荷为54nC，这是由于复合电极合适的导电网络和强陷阱效应。更重要的是，在177%的拉伸应变下，该STENG可以保持70%的输出；即使在282%的拉伸下100次，释放应变后输出电压也能恢复95%。最后，该STENG阵列用于采集手势信号，并能够控制机械手做出相应数字手势。

文献：

https://doi.org/10.1002/admt.202201769

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来源：文章来自AMT网站，由材料分析与应用整理编辑。

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