DOI:10.1016/j.cej.2020.125526
摩擦電納米發電機（TENG）實現了一種新型能量收集技術，由于其高輸出功率密度，在自供電電子設備領域引起了極大的關注。在這項研究中，將氧化鋅納米線（ZnO NWs）摻入電紡聚偏氟乙烯（PVDF）和尼龍11納米纖維中，構建了基于PVDF-ZnO NWs/尼龍-ZnO NWs的新型TENGs。研究表明，ZnO NWs在靜電紡絲過程中沿纖維軸排列。由于靜電紡絲技術，在纖維中還實現了聚合物鏈與ZnO NWs的協同相互排列，從而促進了PVDF的高極性結晶β相和尼龍δ′相的形成。在10-20 MΩ的外部負載下，摻入ZnO NWs的PVDF/尼龍11摩擦納米發電機的最大功率密度高達3.0 W/m2。所制備的TENG具有改善的輸出性能，可直接用于減輕100多個LEDs的重量。ZnO NWs的摻入還改善了其熱穩定性和機械性能，例如PVDF和尼龍11纖維膜的拉伸強度和彈性模量。這項工作為便攜式電子設備提供了一種有效且可持續的電源。
圖1.（a）制備PVDF-ZnO NWs-ES的示意圖。（b）PVDF-ZnO NWs-ES和（c）尼龍-ZnO NWs-ES的SEM圖像。（b）和（c）中的插圖顯示了TEM圖像。（d）TENG的結構設計。（e）組裝的TENG設備的照片。（f）摩擦電能產生過程的示意圖。
圖2.基于PVDF和尼龍的電紡膜的（a，d）XRD圖、（b，e）FT-IR光譜和（c，f）DSC曲線。
圖3.（a）基于PVDF的電紡膜和（b）基于尼龍的電紡膜的TG曲線，插圖顯示其DTG曲線。（c）PVDF基和（d）尼龍基電紡膜的應力-應變曲線。
圖4.在最大瞬時給定力為100 N，頻率為3.2 Hz的情況下，比較含和不含ZnO NWs的TENGs的開路電壓、短路電流和轉移電荷量，如（a、b和c）所示。如（d，e和f）所示，在相同的頻率、不同的力下測量了含PVDF-ZnO NWs/尼龍-ZnO NWs的TENG。
圖5.（a）PVDF-ZnO NWs/尼龍-ZnO NWs基TENG的瞬時峰值電壓和功率與外部負載電阻的關系。用于（b）驅動LEDs和（c）充放電電容器的電路。（d）通過制備的TENG直接為168個連接的LEDs供電。（e）跺腳以點亮“EXIT”標志（如插圖所示）。（f）用手指敲擊各種電容器的充電曲線，插圖顯示由充電電容器供電的溫度計。
