目前，可再生能源和綠色能源備受關注。隨著納米技術的發展，出現了納米發電機。其中，摩擦電納米發電機（TENGs）具有廣泛的應用前景和易于制造的優點。作為新一代器件，由柔性材料組裝而成的摩擦電納米發電機具有設計靈活、成本低、輸出性能穩定等特點，可廣泛應用于可穿戴、自供電的人體醫療檢測傳感器。可穿戴傳感器長期與人體皮膚接觸，暴露在空氣環境中，極易成為細菌生長的溫床，因此，抗菌性能成為TENGs作為可穿戴傳感器的重要前提。
鑒于此，中國地質大學（北京）郝向陽教授和電子科技大學張巖教授（共同通訊作者）等人使用北京永康樂業靜電紡絲機開發了一種柔性溴化丁基橡膠（BIIR）和聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）用作摩擦材料，并且在進行各種成膜和表面粗糙化處理后，組裝成拱形垂直接觸分離式摩擦電納米發電機（CS-TENGs）。為了獲得最佳的發電效果，作者研究了摩擦材料的處理和組裝方法。此外，由于BIIR薄膜的生物相容性和固有的抗菌性能，制造出來的摩擦電納米發電機也被應用于可穿戴式自供電傳感器設備，證明了其在識別和步態分析領域的潛力。研究成果以題為“Wearable and self-powered sensors made by triboelectric nanogenerators assembled from antibacterial bromobutyl rubber”發布在國際著名期刊Nano Energy上。
圖1 ：A）由不同處理方法制備的BIIR和PET薄膜組裝而成的拱形接觸式TENG的示意圖；B）由BIIR和PET膜組裝的接觸分離式TENG的工作模式示意圖；C）用BIIR和PET膠片組裝的TENG的實際設備照片。
圖2：不同方法制備的BIIR膜的SEM圖像，A）靜電紡絲；B）涂膜；C）具有線形結構的壓縮成型；D）具有點狀結構的壓縮成型；E）線形模具的光學顯微鏡圖像；F）點狀模具。
圖3、制備好的TENG鞋墊用于身份識別和步態分析，A-B）TENG鞋墊被不同的人用于身份識別：男測試員、女測試員；C-F）TENG鞋墊用于步態分析：輕快行走、慢走、奔跑和跳躍；G-H）當腳步緩慢或快速時，放大檢測到的信號。
綜上所述，作者研制出了由BIIR和PET組裝而成的拱型接觸分離TENGs，具有安全、無毒、與人體生物相容性好等特點。采用不同的方法制備了BIIR薄膜，并在兩種摩擦材料上生成粗糙表面，以提高其電輸出性能。在所制備的TENG中，用靜電紡絲法制備的BIIR薄膜與300目304不銹鋼網復合PET薄膜組裝的TENG，在40 N的力下最大輸出電壓可達40 V。
此外，靜電紡絲法制備的BIIR薄膜具有良好的固有抗菌性能，對其在人體自供電傳感器中的應用具有重要意義。TENG用作自供電傳感器來檢測人體運動狀態，特別是用于步態分析。該方法可用于步態識別，不同人的步態曲線存在明顯差異。同時，TENG能檢測出行走、跑步和跳躍等不同的運動狀態，每種活動的步態曲線都有顯著差異。總之，該研究為TENGs的材料和設計提供了深入的見解，并且將促進自供電可穿戴設備的發展，以供實際應用。
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