一种基于全纳米纤维膜的多功能摩擦电纳米发电机，用于生物机械能量收集和运动传感

《ACS Applied Materials & Interfaces》：A Multifunctional All-Nanofiber Membrane-Based Triboelectric Nanogenerator for Biomechanical Energy Harvesting and Motion Sensing

本研究通过电纺技术制备了多功能纳米纤维摩擦电发电机（TENG），在银纳米线中间层实现4.95倍电压和3.89倍电荷提升，功率密度达654mW/m2。该TENG具备抗紫外线、阻燃、疏水及抗菌特性，可通过人体运动自主供电，为可穿戴设备提供新路径。

　　

可穿戴电子设备已成为下一代电子产品的热门研究领域。尽管在可穿戴电子设备的研发方面取得了显著进展，但如何使用可持续能源为这些设备供电以及为其配备特殊功能仍然面临巨大挑战。本文报道了一种基于全纳米纤维的多功能摩擦发电（TENG）装置，该装置采用简单的静电纺丝技术制备，具有优异的生物降解性、抗菌性、紫外线防护性能、阻燃性以及疏水性，适用于人体运动感知和生物机械能收集。这种TENG装置通过在由海藻酸钠（SA）纳米纤维膜构成的摩擦电层与经过改性的多功能基底层之间夹入银纳米线（AgNW）来制备。由于在SA纳米纤维膜中添加了聚环氧乙烷（PEO）和BaTiO₃纳米颗粒（BTO），TENG的输出电压和传输电荷分别提高了约4.95倍和3.89倍，其输出功率密度达到了654 mW m^–2。此外，经过植酸、十八烷基胺和TiO₂纳米颗粒的改性后，纳米纤维膜还具备了紫外线防护、疏水性、阻燃性和抗菌等特殊性能。最后，这种TENG装置能够自主监测各种人体运动，并从人体运动中收集能量以驱动可穿戴传感器。鉴于其出色的性能，该装置为开发下一代可穿戴电子设备开辟了一条新的实用途径。