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基于水合锂离子的摩擦纳米发电机结合双网络水凝胶,用于低温下的生物力学传感和能量收集
Nano Energy ( IF 16.8 ) Pub Date : 2024-03-20 , DOI: 10.1016/j.nanoen.2024.109521 Hongyi Zhang , Qiannian Yang , Lijian Xu , Na Li , Haihu Tan , Jingjing Du , Maolin Yu , Jianxiong Xu
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具有柔韧性、抗冻能力和功能的导电水凝胶在先进摩擦纳米发电机(TENG)的开发中引起了广泛关注。本文以葡聚糖为第一网络,Fe-COO金属配位交联,制备了坚韧、粘合、抗冻的离子双网络导电水凝胶(简称Glu/P(HEA--AA)-Fe/LiCl)。聚(2-丙烯酸羟乙酯--丙烯酸)(P(HEA--AA)作为第二网络,在水合锂离子([Li(H2O)])存在下通过多个氢键交联。水凝胶表现出优异的机械性能(韧性为16.26 MJ/m,拉伸应力为4.15MPa,拉伸应变为1213%,80%压缩应变下压缩应力为2.98MPa),附着力强(Ecoflex为30.84 kPa),良好的导电性(0.43S) /m),即使在-18°C 下,基于 Glu/P(HEA--AA)-Fe/LiCl 水凝胶 (GP-TENG) 的适用性也证明了其具有出色的电输出性能 (= 182.42V,= 2.61 μA)。 ,和 = 63.37 nC) 在 25°C 时,具有出色的抗疲劳性(> 5000 次连续敲击)和长期抗冻能力(冷冻保存 1 个月后 a 为 163.58V)。此外,GP-TENG可用作生物力学传感器,具有超低压检测限(0.016 kPa)和0.336 kPa(0.016–1.6 kPa)的高压灵敏度,能够准确检测各种人体运动,也可用作能量收集装置通过在 -18°C 下运行的自供电系统为小型电子设备供电。该研究制定了构建具有高强度和强附着力的防冻水凝胶的策略,进一步扩大了基于水凝胶的传感器和能量收集系统在低温环境下的潜在应用。
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