DOI:10.1021/acsami.0c02754
基于柔性壓電陶瓷納米纖維，制備了一種集頂部壓電層、底部壓電層和中間摩擦電層于一體的能量采集器模塊，作為可穿戴設備的電源。通過將電紡壓電陶瓷納米纖維與叉指式電極模塊化制備了頂部和底部壓電層，將單個模塊層壓在z軸陣列結構中，可最大化其能量收集特性。摩擦電層是通過將聚二甲基硅氧烷附著在電極層的兩側制備而成的，并且可根據摩擦電模塊的表面粗糙度來控制能量收集特性。一體式模塊的各個能量采集器模塊的輸出電壓是通過手動按壓模塊下部和上部來單獨或整體測量的。一體式能量采集器模塊產生的最大電壓（功率）為253 V（3.8 mW），將0.1μF電容器充電至25 V所需的時間為40 s。在一體式能量收集器模塊上進行的模擬能量收集實驗的結果表明，以“ KICET”標識形狀排列的42個LED燈泡可以實時打開而無需充電，給10μF電容器充電250 s后，運行消耗功率為3.5 W的微型風扇。這項工作顯示了一體化模塊作為用于可穿戴設備的環保型柔性能源收集器的潛力。
圖1.（a）一體式HEHM結構的示意圖。（b）HEHM的各個能量收集器模塊的輸出電壓。（c）根據操作狀態，HEHM的工作原理。
圖2.基于BNT-ST和PVDF-TrFE的壓電陶瓷納米纖維的（a）XRD圖譜和（b）FT-IR分析光譜。
圖3.根據PEHM層的模塊數，一體式HEHM的輸出電壓和（b）輸出電流。（c）根據負載電阻，使用單個PEHM的一體式HEHM的輸出電流和功率。
圖4.根據TEHM層中PDMS的表面粗糙度，一體式HEHM的輸出電壓和（b）輸出電流。
圖5.（a）0.1、1.0和10μF電容器的充電曲線。（b）用于PEHM、TEHM和HEHM的0.1μF電容器的充放電曲線。（c）42個LED燈泡排成KICET標識形狀，由一體化HEHM實時供電。（d）使用一體式HEHM給10μF電容器充電250 s后，功耗為3.5 W的微型風扇的運行圖像。
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