成果简介
本文，西苏格兰大学Carlos García Nuñez等研究人员在《Nano Energy》期刊发表名为“Three-dimensional graphene foam based triboelectric nanogenerators for energy systems and autonomous sensors”的论文，研究了三维石墨烯（3DG）泡沫作为摩擦电纳米发电机（TENG）中的活性层和自主传感器的能量收集电源的潜力。通过一系列综合测量，测试了3DG-TENG在循环机械刺激下的输出特性，能够在不同频率、电极间隙距离和施加压力下以接触分离模式运行TENG工作。
3DG-TENG的摩擦电响应（有效表面为16cm2） 显示最大开路电压 （Voc）和短路电流（Isc），当以 400 Hz（接触分离频率）和 105 mm（最佳间隙距离）时，分别为 7 V 和 3.70 μA。在相同条件下，最大输出功率（Pout） 约 10.37 W/m2使用40 MΩ的外部负载电阻;这比其他石墨烯基TENG变体所需的电阻低一个数量级。3DG-TENG在15000次循环机械刺激下表现出较高的输出特性稳定性，并且在Pout中的保留率高于95%。与其他碳基TENG相比，这是一个显著的改进，由于电极之间的材料转移和摩擦电材料的塑性变形，TENG性能的恶化加剧。在这里，我们还展示了3DG-TENG作为储能设备能源供应的潜力，以及智能建筑中用于匿名房间占用监测的自主压力传感平台中的有源层。
图文导读
图1.TENG在需要电能的各种应用中的使用示意图。
图2、基于3DG的TENG制备流程图
图3. TENG的工作原理示意图。
图4、TENG设备而建立的自动驱动装置的示意图
图5、3DG TENG作为储能设备能源的特性
图6、3DG-TENG已作为用于房间占用监测的自主压力传感器进行了测试
小结
利用3DG-TENG的卓越性能，这些设备成功地用于为储能设备充电。此外，3DG-TENG在能量自主压力敏感垫中作为自供电传感器进行了测试。3DG-TENG对压力表现出极大的敏感性，允许制造压力垫以匿名识别进入/离开房间的人，并探测这些设备用于动态压力传感的有效性。基于自主3DG-TENG阵列的压力传感平台，在精英运动和性能增强、健康治疗以及智能建筑和城市能源可持续利用等领域开辟了有希望的研究课题。
文献：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108475
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