基于PVDF-HFP@GCN复合材料的下一代柔性可穿戴摩擦电纳米发电机：用于机械能量回收与睡眠模式检测

《Advanced Functional Materials》：Next-Generation Flexible and Wearable Triboelectric Nanogenerator Based on PVDF-HFP@GCN Composite for Mechanical Energy Scavenging and Sleep Pattern Detection

本工作报道了一种机械柔韧、稳定且可穿戴的摩擦纳米发电机（TENG）的制备。通过添加不同浓度的二维石墨相氮化碳（GCN）至PVDF-HFP溶液，3wt.% GCN复合薄膜在5N力、5Hz频率下实现153.25V电压，20.63μA电流，最大功率密度达4.52W/m2。集成10μF电容和整流桥后，可有效供电数字时钟及LED。该TENG兼具机械能收集能力、睡眠监测功能及智能路灯传感器应用潜力，具备优异的机械柔韧性和稳定性，为未来应用提供有吸引力的候选方案。

　　

摘要

能量收集在便携式自供电电子设备的发展中起着重要作用。摩擦电纳米发电机（TENGs）因其卓越且独特的电能收集潜力而吸引了众多研究人员的关注。本文报道了一种机械性能灵活、稳定性高且可穿戴的TENGs的制备方法。将不同浓度的二维石墨碳氮化物（GCN）添加到PVDF-HFP溶液中，制备出PVDF-HFP@GCN复合薄膜。含有3wt.% GCN的PVDF-HFP薄膜在5N作用力和5Hz频率下产生了优异的电性能：电压为153.25 V，电流为20.63 μA，电荷量为50.31 nC。最大功率密度为4.52 W m^?2（电阻为50 MΩ时）。在15 N作用力和5Hz频率下，输出电压和电流分别提升至253.32 V和31.92 μA。此外，该TENGs与10 μF电容器和桥式整流器集成后，可用于为数字定时器供电并点亮LED灯。除了作为电源外，该装置还具有收集机械能和进行睡眠监测的功能。进一步地，该设备还可作为智能路灯应用的TENG传感器使用。基于PVDF-HFP@GCN复合薄膜的TENG装置具备出色的机械灵活性、稳定性和可穿戴特性，是未来应用的理想候选材料。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。