包芯纱基摩擦电织物的制备及性能

摘要

为了实现织物型摩擦纳米发电机（triboelectric nanogenerators,TENG）中摩擦层和电极的有效结合，采用共轭静电纺丝和连续空心锭花式捻线技术制备了以聚酰亚胺（PI）和聚苯硫醚（PPS）为摩擦材料、以不锈钢纱线为电极的包芯纱，并将其作为纬纱通过机织工艺制备表面全纬纱的摩擦电织物。研究了摩擦层微结构匹配对TENG性能的影响，以及TENG在高温环境中的工作适应性，并探究了该织物型TENG的实际应用性能。结果表明：以PPS短纤维包芯纱织物和PI纳米纤维包芯纱织物分别为TENG的正负摩擦层时，由于微纳纤维之间的有效匹配增加摩擦界面有效工作面积，可获得较高摩擦电性能的织物型TENG，而且能够在200℃以下的高温环境中维持稳定工作；当负载电阻为20 MΩ时，TENG功率密度达到0.67 W/m²，能够点亮18个COBs或140个LEDs，可为电容器充电后进一步为计算器供电，展现了其在可穿戴微电子设备供能领域的应用潜力。

关键词

摩擦电织物 / 包芯纱 / 聚酰亚胺 / 聚苯硫醚 / 耐高温

基金资助

国家自然科学基金项目（52103267）