近日，東華大學材料學院師資博士后黃濤以第一作者在國際權威期刊《納米能源》上發(fā)表題為《基于組織形貌設計增強的可水洗摩擦納米發(fā)電織物作為可穿戴能源》(Fabric texture design for boosting the performance of a knitted washable textile triboelectric nanogenerator as wearable power）的學術論文，報道其在可穿戴發(fā)電織物研究領域的最新研究成果。俞昊教授為博士后指導教師。
隨著人工智能時代的到來，柔性可穿戴電子產(chǎn)品正成為當前研究的焦點，有望在生物醫(yī)學/健康監(jiān)測器和可穿戴人機交互系統(tǒng)等眾多領域得到應用。智能服裝被認為是可穿戴電子產(chǎn)品的終極形態(tài)，將能源系統(tǒng)與服裝相結合，構建可“穿”的能源越來越受到研究者們的關注。摩擦納米發(fā)電機（TENG）與人們?nèi)粘Ｋ┑姆b相結合，不僅可以滿足可穿戴舒適性，還可以構建一系列以人體運動為能量來源的自驅動傳感器件和能量收集系統(tǒng)。
在該工作中，研究者們采用導電纖維為電極，同時充當電正性摩擦材料，通過工業(yè)化的紡織設備，設計了多種組織結構的摩擦納米發(fā)電織物，同時以膨體聚四氟乙烯（e-PTFE）為電負性摩擦材料，通過層壓法制備了e-PTFE織物，最終構建了可以大規(guī)模連續(xù)化制備，且具有很好的柔性，透氣性，可水洗的獨立層工作模式的摩擦納米發(fā)電織物。
該摩擦納米發(fā)電織物具有很好的柔性
織物組織結構對摩擦納米發(fā)電織物輸出性能的影響
格柵式電極可以提高摩擦納米發(fā)電機充電效率
通過工業(yè)化的紡織設備，只需通過程序設定，便可以規(guī)模化制備具有柵狀結構的織物電極，研究表明，此種結構可以明顯提高收集到的電荷量，電流密度和輸出頻率。此外，這種具有獨立層模式的柵極結構非常適用于無接線或物理接觸的移動物體收集能量，如人類手臂的擺動，行走的能量等，也可用于對人體運動的監(jiān)測。
摩擦納米發(fā)電織物的應用演示
據(jù)悉，在2019年1月刊的《納米能源》上黃濤博士和俞昊教授以共同通訊作者發(fā)表了題為《基于封閉結構的氣體增強型摩擦納米發(fā)電機用于能量收集與傳感》（Gas-enhanced triboelectric nanogenerator based on fully-enclosed structure for energy harvesting and sensing）的研究論文，通過封閉式的結構設計和氣體介質的優(yōu)化，進一步提高了摩擦納米發(fā)電機的輸出功率，且其可在潮濕環(huán)境甚至水下工作。
上述工作得到了國家自然科學基金，博士后基金，中央高校基本科研業(yè)務費，上海市優(yōu)秀學術帶頭人計劃等基金的資助。此外，黃濤博士還獲得了2018年度上海市“晨光計劃”項目資助。
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519300473
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285518308346
- 北化許海軍教授團隊 CEJ: 低成本原位光催化技術突破摩擦納米發(fā)電機高性能電極瓶頸 →在疏水性聚合物表面原位生長銀納米顆粒電極 2025-08-07
- 福建理工大學陳汀杰/彭響方/林肇星 CEJ：分層多孔TPU@CNT海綿通過雙接觸電氣化和自供電傳感應用實現(xiàn)高性能摩擦納米發(fā)電機 2025-08-03
- 青科大超臨界發(fā)泡團隊 AFM：通過超臨界發(fā)泡制備自封裝仿生穹頂摩擦納米發(fā)電機 2025-06-30
- 西工大陳強教授團隊 Matter：超寬頻電磁防護可穿戴織物 2026-04-01
- AFM 報道 | 延邊大學安承巾團隊：新型 N 型離子凝膠-助力可穿戴熱電器件性能新突破 2026-03-30
- 杭師大黃又舉教授團隊 ACS Sensors：耦合高分子凝膠人工皮膚與超晶格膜的可穿戴SERS芯片 → 實現(xiàn)汗液中抑郁癥標志物無創(chuàng)檢測 2026-03-27
- 東華大學王宏志/侯成義團隊 Sci. Adv.：受植物啟發(fā)的循環(huán)吸濕-蒸發(fā)發(fā)電織物 2024-01-12
