摩擦纳米发电机的出现为解决能源危机和环境问题提供了新的手段。通过制备不同石墨烯掺杂量的PDMS薄膜并进行试验,探讨了摩擦副材料、薄膜厚度、石墨烯掺杂量、载荷对石墨烯掺杂PDMS薄膜摩擦发电性能的影响,结果显示,石墨烯掺杂PDMS薄膜具有更高的电输出性能,最高短路电流为3.8μA,开路电压为129.2 V,相比纯PDMS薄膜分别增加了18倍和2倍,通过人工拍打实验获得305 W/m2的输出功率密度。该研究为高介电常数PDMS薄膜的制备提供了一种新手段。

以尼龙织物为基底材料和正摩擦材料,聚氨酯(PU)为负摩擦材料,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为密封材料,导电银浆为电极层,在负摩擦层和电极层之间添加聚酰亚胺(PI)薄膜作为增强层,设计并制备一种基于摩擦纳米发电机(TENG)的气囊式可穿戴摩擦电传感器。利用扫描电子显微镜和电子示波器对该柔性器件的微观结构与输出性能进行表征,探究了PI膜厚度、气囊内部充气量、外部施加压力及其作用频率对输出性能的影响。结果表明:当PI膜厚度为15μm、充气量为1mL、压力作用频率为3Hz时输出性能最佳,达到电荷饱和状态后输出电压可达15V。由于气囊密封结构独特的回弹性和对外界压力变化的响应敏感性,该器件具有良好的灵敏度(0.34V/kPa)、优良的稳定性和防水性,可实现人体运动行为的实时检测,在可穿戴传感领域具有很大潜力。