基于静电纺PVDF/GO复合纳米纤维的摩擦纳米发电机的制备和输出性能

钟笑江, 李文龙, 高兴, 姚广春, 雒万, 代阳

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东华大学学报(自然科学版) ›› 2024, Vol. 50 ›› Issue (03) : 15-22. DOI: 10.19886/j.cnki.dhdz.2023.0175

基于静电纺PVDF/GO复合纳米纤维的摩擦纳米发电机的制备和输出性能

  • 钟笑江, 李文龙, 高兴, 姚广春, 雒万, 代阳
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摘要

为提高基于聚偏氟乙烯(PVDF)的摩擦纳米发电机(TENG)的输出性能,采用静电纺丝法制备PVDF/GO(氧化石墨烯)复合纳米纤维,并组装成垂直接触-分离式TENG,探究GO质量分数对由PVDF/GO复合纳米纤维组成的TENG的输出性能的影响。通过COMSOL软件对TENG的输出性能进行模拟仿真,分析TENG在不同极板距离下的电势和电能密度的变化规律,为TENG的工作原理提供理论支撑。通过扫描电子显微镜对PVDF/GO复合纳米纤维的形貌结构进行表征,并采用数字示波器对基于PVDF/GO复合纳米纤维的TENG的输出性能进行表征。结果表明:当GO质量分数为0.06%时,基于PVDF/GO复合纳米纤维的TENG具有良好的输出效率,其输出电压约为350 V,短路电流约为28μA,在阻抗匹配条件下,最大峰值功率约为9.66 mW,其功率密度约为3.86 W/m~2。基于PVDF/GO复合纳米纤维制备的TENG具有良好的输出性能,能为120个发光二极管(LED)供电,因此在能量收集领域具有潜在的应用前景。

关键词

摩擦纳米发电机 / 静电纺丝 / 聚偏氟乙烯 / 氧化石墨烯 / 输出性能

中图分类号

TM31 / TQ340.64 / TB383.1

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钟笑江, 李文龙, 高兴, 姚广春, 雒万, 代阳. 基于静电纺PVDF/GO复合纳米纤维的摩擦纳米发电机的制备和输出性能. 东华大学学报(自然科学版). 2024, 50(03): 15-22 https://doi.org/10.19886/j.cnki.dhdz.2023.0175

基金

广东省精密齿轮柔性制造装备技术企业重点实验室开放基金资助(2021B1212050012-06); 陕西省教育厅专项科研计划(22JK0404); 西安工程大学博士启动基金(BS201803)

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