智能服装来了?东华大学这项可穿戴能源研究够硬核!

行业动态 加入时间:2019-3-20 14:58:02 访问量:272

 随着人工智能时代的到来,

柔性可穿戴电子产品成为研究的焦点。

将能源系统和服装相结合的 

智能服装具有柔行、透气性或可水洗吗?

东华团队近期的这项研究厉害了,

一起来看看!

 

 

近日,东华大学材料学院师资博士后黄涛以第一作者在国际著名期刊《纳米能源》Nano Energy上发表题为《基于组织形貌设计增强的可水洗摩擦纳米发电织物作为可穿戴能源》(Fabric texture design for boosting the performance of a knitted washable textile triboelectric  nanogenerator as wearable power)的学术论文,报道其在可穿戴发电织物研究领域的最新研究成果。俞昊教授为博士后指导教师。

 

发电织物收集人走路摆臂时的机械能,点亮LED灯,用于夜间安全警示 

 

随着人工智能时代的到来,柔性可穿戴电子产品正成为当前研究的焦点,有望在生物医学/健康监测器和可穿戴人机交互系统等众多领域得到应用。智能服装被认为是可穿戴电子产品的终极形态,将能源系统与服装相结合,构建可“穿”的能源越来越受到研究者们的关注。摩擦纳米发电机(TENG)与人们日常所穿的服装相结合,不仅可以满足可穿戴舒适性,还可以构建一系列以人体运动为能量来源的自驱动传感器件和能量收集系统。

 

该摩擦纳米发电织物具有很好的柔性 

织物组织结构对摩擦纳米发电织物输出性能的影响 

格栅式电极可以提高摩擦纳米发电机充电效率 


在本工作中,研究者们采用导电纤维为电极,同时充当电正性摩擦材料,通过工业化的纺织设备,设计了多种组织结构的摩擦纳米发电织物,同时以膨体聚四氟乙烯(e-PTFE)为电负性摩擦材料,通过层压法制备了e-PTFE织物,最终构建了可以大规模连续化制备,且具有很好的柔性、透气性、可水洗的独立层工作模式的摩擦纳米发电织物。


发电织物用作自驱动传感器,通过电压信号触发计数器,记录摆臂次数 


通过工业化的纺织设备,只需通过程序设定,便可以规模化制备具有栅状结构的织物电极,研究表明,此种结构可以明显提高收集到的电荷量、电流密度和输出频率。此外,这种具有独立层模式的栅极结构非常适用于无接线或物理接触的移动物体收集能量,如人类手臂的摆动,行走的能量等,也可用于对人体运动的监测。

摩擦纳米发电织物的应用演示 


据悉,在2019年1月刊的《纳米能源》上黄涛博士还以共同通讯联系人发表了题为《基于封闭结构的气体增强型摩擦纳米发电机用于能量收集与传感》(Gas-enhancedtriboelectric nanogenerator based on fully-enclosed structure for energyharvesting and sensing)的研究论文,通过封闭式的结构设计和气体介质的优化,进一步提高了摩擦纳米发电机的输出功率,且其可在潮湿环境甚至水下工作。

 

黄涛工作照 


上述工作得到了国家自然科学基金、博士后基金、中央高校基本科研业务费、上海市优秀学术带头人计划等基金的资助。此外,黄涛博士还获得了2018年度上海市“晨光计划”项目资助。

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