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東華大學郭建生教授和NUS李正國教授Nano Energy:通過界面設計、組裝構建電正性摩擦彈性紗線,實現高效能量收集和人機交互
2022-01-23  來源:高分子科技
基于摩擦電技術的纖維電子器件在人體機械能收集和智能交互傳感方面呈現出廣闊應用前景。許多研究者采用變形配置設計或研發可拉伸電極來制造可拉伸摩擦電紗線。除了實現機械拉伸性能外,良好摩擦起電性能被認為是纖維電子產品的另一重要屬性;且現有的電子紗線多呈摩擦負性,這一定程度制約了穿戴電子纖維器件多樣性的發展。
 


1.電正性摩擦彈性紗線設計及人體能量收集、信號檢測、人機交互潛在應用。


  近日,東華大學郭建生教授團隊與新加坡國立大學李正國教授團隊合作,運用界面設計組裝技術,以聚環氧乙烷/聚氨酯/蒜氨酸復合物作為拉伸摩擦電正性材料,聚乙烯亞胺/碳納米管/植酸聚離子納米材料作為電極制備出一類高正電性摩擦彈性紗線。紗線的接觸摩擦起電和機械拉伸行為通過官能團協調,氫鍵交聯靜電吸引作用被巧妙調控,實現了紗線高效的雙重電荷轉移能力和重復拉伸魯棒性。最優單電極模式摩擦紗線器件可提供137 V的電壓和2.25 mW/m的功率密度,優于大多數纖維狀摩擦電器件。摩擦層厚度是高度可控可復制的,通過界面組裝時間可短時間內實現不同直徑的可編織性摩擦紗線,可以進一步被用于采集人體運動能量、檢測肢體生理信號、實現VR人機交互感知,在未來智能可穿戴服裝系統中展現出廣闊的應用前景。 



2. 正電性摩擦彈性紗線器件的工作原理及電輸出優化研究。 


 3.基于正電性摩擦彈性紗線sensor用于VR場景人機交互。


  該研究成果以Constructing highly tribopositive elastic yarn through interfacial design and assembly for efficient energy harvesting and human-interactive sensing為題發表在Nano Energy上。論文第一作者為東華大學和新加坡國立大學聯合培養博士研究生白志青,通訊作者為東華大學紡織學院郭建生教授新加坡國立大學李正國教授。該成果得到新加坡先進研究與技術創新中心,新加坡教育部,中央高;究蒲袠I務費專項資金,東華大學研究生創新基金以及國家留學基金委(CSC)公派博士生項目的資助。


  論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.106956

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(責任編輯:xu)
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