关键词:
摩擦电材料
摩擦纳米发电机
分子结构
输出性能
摘要:
摩擦电材料在摩擦纳米发电机(triboelectric nanogenerator,TENG)领域的发展至关重要。本文选择不同的摩擦电材料与氟化乙烯丙烯共聚物(fluorinated ethylene propylene,FEP)进行配对,研究了材料本征性质对TENG电输出性能的影响。实验结果表明:以聚甲醛(polyoxymethylene,POM)与FEP作为正负摩擦电材料时,输出性能最优。进一步分析发现,POM分子链中含有大量极性醚键(-O-),表现出较强的电子供体特性;而FEP分子结构中含有强极性C-F键,电子密度高,具有极高的得电子能力。二者在摩擦电序列中极性差异显著,有效促进了界面间电子的快速转移与积累,从而显著提高了摩擦起电的效率和电荷密度。在此基础上,制作了独立层模式的TENG用于收集动物运动能,并系统评估其关键性能参数。测试结果显示,该器件对温度与湿度等外界环境表现出优异的稳定性,在30000个工作循环的耐久性测试中,转移电荷量不仅未降低,反而略有增长,展示出良好的环境适应性和稳定性,为畜牧业智能化发展提供了有效的解决方案。