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  靜電紡絲是一種特殊的纖維制備技術(shù)，其利用高壓靜電場(chǎng)對(duì)高分子溶液的擊穿作用來制備微納米纖維。靜電紡絲過程中需要幾千伏甚至幾十千伏的高壓，所需電流小，僅為幾個(gè)微安。傳統(tǒng)的靜電紡絲電源大都依賴于電力系統(tǒng)并需要一套繁重的升壓電路，大大限制了靜電紡絲的應(yīng)用場(chǎng)景。實(shí)現(xiàn)靜電紡絲的自供能化具有重要的意義。 

  摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）能夠?qū)h(huán)境中各種形式的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，其輸出具有電壓大電流小的特點(diǎn)。研究中常利用降壓電路對(duì)TENG的輸出進(jìn)行管理之后再實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用。如何更好的結(jié)合TENG自身的輸出特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)其更廣范圍的應(yīng)用，是摩擦納米發(fā)電機(jī)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。

  近日，中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所李從舉研究員同王中林院士及中科院化學(xué)研究所王春儒研究員合作，共同開發(fā)出無需外接電源的、TENG驅(qū)動(dòng)的靜電紡絲系統(tǒng)。該自供能靜電紡絲系統(tǒng)由轉(zhuǎn)盤式TENG、倍壓整流電路、簡(jiǎn)易的紡絲針頭組成。轉(zhuǎn)盤式TENG的開路電壓為1400V，遠(yuǎn)達(dá)不到靜電紡絲的需求。博士生殷營(yíng)營(yíng)和博士后周桃等研究人員設(shè)計(jì)了由二極管和電容按照一定規(guī)則排布組成的倍壓整流電路，能夠?qū)ENG輸出的交流電倍壓整流成恒定的高壓電。在優(yōu)化的電路參數(shù)下，以TENG作為電源的倍壓整流電路能輸出8kV的恒定高壓。此高壓在靜電紡絲過程中能夠驅(qū)動(dòng)持續(xù)泰勒錐的產(chǎn)生。該團(tuán)隊(duì)利用此自供能的靜電紡絲系統(tǒng)，制備了多種聚合物納米纖維，例如PET、PA6、PAN、PVDF和TPU，這些纖維直徑分布均勻，表面光滑，與利用商業(yè)紡絲機(jī)制備的纖維形貌相當(dāng)。研究成果發(fā)表在近期的ACS nano（DOI: 10.1021/acsnano.7b05626）上。

圖1 （a）摩擦納米發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的靜電紡絲系統(tǒng)示意圖。TENG旋轉(zhuǎn)前后的紡絲針頭：（b）前；（c）后。（d）TENG驅(qū)動(dòng)下，不同理論放大倍數(shù)下倍壓整流電路的輸出。（e）TENG驅(qū)動(dòng)下，不同電容下倍壓整流電路的輸出。（f）制備得到的PA6納米纖維。 

  論文鏈接：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021%2Facsnano.7b05626