近日，江南大學紡織科學與工程學院/針織技術教育部工程研究中心以3D經編絨類織物為基礎，研制出一種可大規(guī)模產業(yè)化生產并兼具穿著舒適性的可用于運動監(jiān)測和能量收集的自供能經編絨類智能織物。在即將到來的智能化時代，紡織基摩擦電納米發(fā)電機(T-TENG)被認為是實現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，絨類面料由于具有優(yōu)異的納米/微纖維結構，在TENG鄰域廣受關注。然而，對于絨類TENG輸出性能影響因素及作用機理的研究十分有限。
為探討以上問題，本文采用成熟的經編技術織造了具有運動監(jiān)測和能量收集功能，可大規(guī)模生產的3D經編毛圈織物摩擦電納米發(fā)電機 (WKTF-TENG)。系統地研究了在接觸分離模式、水平滑動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距離對WKTF-TENG摩擦電性能的影響。由于織物表面的蓬松結構，織物比表面積會隨工作循環(huán)次數的增加而增加，從而產生更高的輸出性能?；诮浘幟Y構，WKTF-TENG實現了高輸出性、高耐磨性，并能在不同工作模式下對外界刺激做出快速響應。作為一種智能紡織材料，WKTF-TENG可以作為自供能運動監(jiān)測傳感器或微納能量收集裝置，用于監(jiān)測人體生理數據或為其他電子器件供能。本文通過理論分析和實驗測試對WKTF-TENG的輸出性能進行研究，為基于絨類織物的TENG提供一個有前景的研究方向。
上述研究以“Large-scale production of the 3D warp knitted terry fabric triboelectric nanogenerators for motion monitoring and energy harvesting”為論文標題在線發(fā)表在《Nano Energy》期刊（IF=19.069）。針織中心2020級碩士研究生王太冉為論文第一作者，2021級碩士研究生沈運初為共同第一作者；江南大學針織中心蔣高明教授、叢洪蓮教授、廣西大學物理科學與工程技術學院劉官林副教授為論文共同作者；江南大學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。該研究得到了國家自然科學基金(11972172)、省部共建紡織新材料與先進加工技術國家重點實驗室開放課題基金（FZ2021013）資助。全文鏈接為： https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108309。