基于PVDF的摩擦电纳米发电机的介电工程：采用α-MoO3纳米线纳米填料以增强能量收集性能和摩尔斯电码信号传输

《Advanced Sustainable Systems》：Dielectric Engineering of PVDF-Based Triboelectric Nanogenerators with α-MoO3 Nanowire Nanofillers for Enhanced Energy Harvesting and Morse Code Signaling

PVDF基高输出压TENG通过添加α-MoO3纳米线提升介电性能与界面极化，在4N/4Hz下实现153.7μW/cm2峰值功率密度，并集成于实时摩尔斯电码通信系统。

　　

摘要

本研究报道了一种高性能的、基于PVDF的TENG（摩擦电发电机），其中添加了不同浓度（0%、1%、2%和3%重量）的α-MoO?纳米线（NW）作为填料。α-MoO?纳米线具有明显的结构各向异性，显著提升了PVDF基体的介电性能，并促进了偶极子的有序排列。这些效应共同作用，使得表面电荷密度、界面极化强度以及β-相的结晶度得到了提高。所制备的装置由具有正摩擦特性的铝膜和具有负摩擦特性的MoO?-PVDF复合膜组成，当PVDF中含有2%重量的α-MoO?时，其输出电压相比原始PVDF提高了3.4倍；在4Hz的频率下、4N的施加力作用下，该装置在周期性接触-分离运动过程中可实现153.7 μW cm?2的峰值功率密度。通过结构分析和介电分析（包括阻抗谱测试），证实了界面耦合的增强以及介电常数直至渗透阈值的提升。除了能量收集功能外，该TENG还具有高信号灵敏度和快速响应特性，可将其集成到实时莫尔斯电码通信系统中。通过将机械振动转换为特定的电脉冲，该装置能够有效地编码和传输信息，体现了其在能量生成和低功耗人机交互领域的双重应用价值。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。