DOI：10.1186/s11671-019-3091-y
聚四氟乙烯（PTFE）是一種引人入勝的駐極體材料，廣泛用于能量收集和傳感，由于獲得了更高的表面電荷密度，可以通過將其尺寸減小至納米級來提高性能。因此，本研究證明了納米纖維PTFE在高性能自供電可穿戴傳感器中的使用。納米纖維PTFE的制造方法是：用PTFE顆粒在稀聚環氧乙烷（PEO）水溶液中的懸浮液進行電紡絲，然后在350°C下進行熱處理，以從電紡PTFE-PEO納米纖維中除去PEO組分。獲得的PTFE納米纖維膜具有與面罩相當的良好的透氣性和壓降，優異的機械性能，拉伸強度為3.8MPa，穩定的表面電勢為-270 V。只需將PTFE納米纖維膜夾在兩片導電碳布中，即可構造出可透氣，靈活且高性能的納米發電機（NG）裝置，其峰值功率為56.25μW。值得注意的是，此NG設備可直接用作可穿戴式自供電傳感器，以檢測人體運動和生理信號。NG設備的輸出波形清楚地記錄了30°的小肘關節彎曲，呼吸節律和典型的心動周期。這項研究證明了靜電紡絲PTFE納米纖維膜在高性能自供電可穿戴傳感器中的應用。
圖1 a為顯示兩步制備PTFE納米纖維膜的示意圖：（1）電紡以獲得PTFE-PE納米纖維膜，和（2）熱處理以從電紡PTFE-PEO納米纖維膜中除去PEO。 b PTFE納米纖維膜的數碼照片和c SEM圖，插圖顯示放大圖。 d（1）原始PEO，（2）原始PTFE，（3）電紡PTFE-PEO納米纖維膜和（4）PTFE納米纖維膜的FTIR光譜，橙色虛線表示PEO的主要峰
圖2在PTFE納米纖維膜上的表征：a X射線衍射圖，b XPS譜圖，c壓降與氣體流速的關系，d應力-應變曲線以及表面電勢在30天內的變化。
圖3 a是NG設備的數字照片，b是其結構的示意圖。 c兩個單獨的NG設備（G1和G2）及其并聯（G1 + G2）的輸出電流。 d以5 Hz的刺激力輸出NG。 e NG以5 N的刺激力在不同頻率下輸出。f NG以不同的負載阻力輸出。 g NG的循環穩定性
圖4 a肘關節各種彎曲角度下NG的輸出信號，b峰值電流和積分轉移電荷的對應圖
圖5附著在男性身體不同位置上的NG的輸出信號：a在腹部，b在胸部，d在手腕上； c和e分別是b和d中信號的放大圖
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