納米濕電發(fā)電機是一種(zhǒng)新型的、必不筆個可少的發(fā)電機，它基于電動效應(e議很lectrokinetic effect)，能(門現néng)夠從周圍廣泛分布的水分、汗水和雨水中收森但集可再生能(néng)源。然而，目前的纖維濕可是電納米發(fā)電機仍然受到(dào)間歇性的能(nén科我g)量收集模式或有限的電力供應困擾。

近日，四川大學(xué)研究團隊借鑒植物的蒸騰過(guò)程，開(kāi熱很)發(fā)出了一種(zhǒng)導電親水性纖維素/碳納米車算管纖維（RC/CNT），該纖維通過(guò)大分子鍊通道(d票學ào)和自發(fā)蒸發(fā)可以驅動水流連續高效流動。結合電動機理，研看訊究人員發(fā)現僅一根自供電纖維就(jiù)劇很能(néng)産生恒定且巨大的160.4mV開(kāi)路電壓和高達0.4嗎黑mW·cm-3的功率密度，比大多數草工傳統纖維濕電納米發(fā)電機高出一個數量級。最門腦後(hòu)，研究者將(jiāng)108根纖維串聯或并聯編織成(ché車遠ng)柔軟的織物，發(fā)現隻需充電10分鐘就(的多jiù)能(néng)提供1.2V的最大電源，足以為一台電刀我子計算器供電。該成(chéng)果以“Knittable Composite書木 Fiber Allows Constant and Tremendo日短us Self-Powering Based on the Transpir男聽ation-Driven Electro看老kinetic Effect”為題發(f長外ā)表在最新一期的《Advanced Functiona黃分l Materials》上。

RC/CNT纖維的制備

受植物蒸騰作用的啟發(fā)，研究人員采用間秒了在一根親水纖維素/碳納米管纖維内獲得穩定連續供水的概念，實現基于電動效應我黃的連續發(fā)電。這(zhè下現)種(zhǒng)纖維是用LiOH/尿素/H2O混合的綠色樹樹溶劑通過(guò)連續濕法紡絲法制備的。它的溶解-凝固-再生系統是村少環保的，所涉及的加工程序已被(bèi)證明能西員(néng)夠實現可擴展和連續生産。到校

RC/CNT纖維發(fā)電性能(néng)研究

研究人員設計了一種(zhǒng)自制的自供電裝置，當信刀NaCl溶液(0.2mL)滴在設備一側時(shí)，將(jiāng)纖維浸劇的濕，迅速産生電流。單根纖維的直流電壓為55.8mV，電流為31.1nA電新，說(shuō)明RC/CNT工森複合纖維可以自發(fā)發(fā)電。

CNT表面(miàn)改性對(duì)發(f兒空ā)電效率的影響

為了提高表面(miàn)電荷密度，研究人員提出了三種(zhǒn短黃g)不同的表面(miàn)改性方法來優化R湖店C/CNT纖維的發(fā)電性能(néng)弟司。通過(guò)各種(zhǒng)數據表明，足夠的接觸面(mià吧水n)積和CNTs與水分子的強相互作用，以及良好(hǎo)的輸家道水能(néng)力共同影響輸出電壓。最終，R放信C/酸化CNT纖維的輸出功率在四種(zhǒng愛市)不同的RC複合纖維中是最大的(銀如27.6nW)。

纖維型濕電納米發(fā)電機的應用

纖維尺寸對(duì)發(fā)電量的影響是輛睡顯著的，研究人員在將(jiāng)其應用于可穿戴設備之前進(jìn)行了研究。又農考慮到(dào)發(fā)電效率，選擇暴露在空氣中的長(ch妹請áng)度為10mm(即總長(c那校háng)度為20mm)的纖維進(jìn)行研究。此外，經(jīng算空)濕法紡絲制備的纖維在重複潤濕算笑和蒸發(fā)過(guò)程時(shí)，輸出電壓有周期性的上升/下降嗎裡，表明其輸出性能(néng)穩定，重複性好(h得雨ǎo)。更重要的是，纖維的輸出性能(有男néng)可以通過(guò)輕松地連接更多纖維并聯而成(ch線就éng)比例地提高，為多種(zhǒng)應用提供了卓越的發(fā體村)電能(néng)力。