近日，江南大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院/針織技術(shù)教育部工程研究中心以3D經(jīng)編絨類(lèi)織物為基礎(chǔ)，研制出一種可大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)并兼具穿著舒適性的可用于運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)和能量收集的自供能經(jīng)編絨類(lèi)智能織物。在即將到來(lái)的智能化時(shí)代，紡織基摩擦電納米發(fā)電機(jī)(T-TENG)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)柔性可穿戴傳感和微納能量收集的重要發(fā)展方向之一。在眾多紡織品中，絨類(lèi)面料由于具有優(yōu)異的納米/微纖維結(jié)構(gòu)，在TENG鄰域廣受關(guān)注。然而，對(duì)于絨類(lèi)TENG輸出性能影響因素及作用機(jī)理的研究十分有限。
為探討以上問(wèn)題，本文采用成熟的經(jīng)編技術(shù)織造了具有運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)和能量收集功能，可大規(guī)模生產(chǎn)的3D經(jīng)編毛圈織物摩擦電納米發(fā)電機(jī) (WKTF-TENG)。系統(tǒng)地研究了在接觸分離模式、水平滑動(dòng)模式以及單電極模式下，毛圈高度和毛圈密度、介電材料厚度以及織物壓縮回復(fù)距離對(duì)WKTF-TENG摩擦電性能的影響。由于織物表面的蓬松結(jié)構(gòu)，織物比表面積會(huì)隨工作循環(huán)次數(shù)的增加而增加，從而產(chǎn)生更高的輸出性能。基于經(jīng)編毛圈結(jié)構(gòu)，WKTF-TENG實(shí)現(xiàn)了高輸出性、高耐磨性，并能在不同工作模式下對(duì)外界刺激做出快速響應(yīng)。作為一種智能紡織材料，WKTF-TENG可以作為自供能運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器或微納能量收集裝置，用于監(jiān)測(cè)人體生理數(shù)據(jù)或?yàn)槠渌娮悠骷┠堋１疚耐ㄟ^(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)測(cè)試對(duì)WKTF-TENG的輸出性能進(jìn)行研究，為基于絨類(lèi)織物的TENG提供一個(gè)有前景的研究方向。
上述研究以“Large-scale production of the 3D warp
knitted terry fabric triboelectric nanogenerators for motion monitoring and energy
harvesting”為論文標(biāo)題在線發(fā)表在《Nano Energy》期刊（IF=19.069）。針織中心2020級(jí)碩士研究生王太冉為論文第一作者，2021級(jí)碩士研究生沈運(yùn)初為共同第一作者；江南大學(xué)針織中心蔣高明教授、叢洪蓮教授、廣西大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院劉官林副教授為論文共同作者；江南大學(xué)針織中心馬丕波教授、張琦副教授與陳超余副研究員為論文共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(11972172)、省部共建紡織新材料與先進(jìn)加工技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題基金（FZ2021013）資助。全文鏈接為： https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108309。