基于静电纺PVDF/GO复合纳米纤维的摩擦纳米发电机的制备和输出性能

钟笑江, 李文龙, 高兴, 姚广春, 雒万, 代阳

doi:10.19886/j.cnki.dhdz.2023.0175

东华大学学报（自然科学版） ›› 2024, Vol. 50 ›› Issue (03) : 15 -22. DOI: 10.19886/j.cnki.dhdz.2023.0175

基于静电纺PVDF/GO复合纳米纤维的摩擦纳米发电机的制备和输出性能

钟笑江, 李文龙, 高兴, 姚广春, 雒万, 代阳

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摘要

为提高基于聚偏氟乙烯(PVDF)的摩擦纳米发电机(TENG)的输出性能，采用静电纺丝法制备PVDF/GO(氧化石墨烯)复合纳米纤维，并组装成垂直接触-分离式TENG,探究GO质量分数对由PVDF/GO复合纳米纤维组成的TENG的输出性能的影响。通过COMSOL软件对TENG的输出性能进行模拟仿真，分析TENG在不同极板距离下的电势和电能密度的变化规律，为TENG的工作原理提供理论支撑。通过扫描电子显微镜对PVDF/GO复合纳米纤维的形貌结构进行表征，并采用数字示波器对基于PVDF/GO复合纳米纤维的TENG的输出性能进行表征。结果表明：当GO质量分数为0.06%时，基于PVDF/GO复合纳米纤维的TENG具有良好的输出效率，其输出电压约为350 V,短路电流约为28μA,在阻抗匹配条件下，最大峰值功率约为9.66 mW,其功率密度约为3.86 W/m~2。基于PVDF/GO复合纳米纤维制备的TENG具有良好的输出性能，能为120个发光二极管(LED)供电，因此在能量收集领域具有潜在的应用前景。