聚四氟乙烯掺杂对弹性基摩擦纳米发电机输出性能的影响

作     者：高晓波 郭锋 陈宝东 邢方静 孙武亮 高伟 Xiaobo Gao;Feng Guo;Baodong Chen;Fangjing Xing;Wuliang Sun;Wei Gao

作者机构：内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古呼和浩特010051 中国科学院北京纳米能源与系统研究所北京101400 中国科学院大学纳米科学与技术学院北京100049 

基　　金：内蒙古自治区研究生科研创新项目(B20231108Z) 

出 版 物：《高分子材料科学与工程》 (Polymer Materials Science & Engineering)

年 卷 期：2024年第40卷第1期

页      码：131-141页

摘      要：弹性摩擦纳米发电机可以将弹性形变的机械能转换为电能,但是弹性材料在发生弹性变形时由于其接触面积减小等原因,导致电输出性能降低,而弹性摩擦纳米发电机被认为是弹性能量收集与输出装置的理想模式。文中采用常规自然发泡的方法制备出弹性多孔聚氨酯摩擦电材料,并通过均匀和梯度掺杂的方式掺入介电材料聚四氟乙烯来提升电输出性能。聚醚多元醇和异氰酸酯比例为2:1且聚四氟乙烯掺杂含量为3%时,均匀掺杂弹性多孔摩擦纳米发电机的转移电荷量、开路电压和短路电流达到最大值52 nC,133.6 V和1.3μA;梯度比例为3:1时,在相同条件下,梯度掺杂弹性多孔摩擦纳米发电机的转移电荷量,开路电压和短路电流较均匀掺杂弹性多孔摩擦纳米发电机分别提升了32.65%,33.33%和9%。通过有限元电势分布模拟和相互作用电动力学理论推导,验证了梯度掺杂较均匀掺杂的摩擦纳米发电机电输出性能有较强的提升作用。为弹性多孔聚氨酯摩擦电材料的设计与制备提供了新思路。

主 题 词：聚四氟乙烯 聚氨酯 摩擦纳米发电机 能量收集 

学科分类：08[工学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

核心收录：

D　O　I：10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0017

馆 藏 号：203127052...