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Regulation of nanocrystals structure for high-performance magnetic triboelectric nanogenerator
Nano Energy ( IF 16.8 ) Pub Date : 2021-07-31 , DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106390
Yahui Li 1, 2 , Qi Zhang 1, 2 , Yang Liu 1, 2 , Penglei Zhang 1, 2 , Chao Ren 1, 2 , Haodong Zhang 1, 2 , Han Cai 1, 2 , Guifu Ding 1 , Zhuoqing Yang 1 , Chi Zhang 3, 4
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Triboelectric nanogenerator (TENG) is a kind of capacitive conduction to convert mechanical triggering into electricity, which is the realized applications of Maxwell's equations in the field of nano energy and self-powered systems. As a conductor to participate electrostatic induction, the induction electrode has received little cognition. According to the unified theory of electromagnetics, the investigation of magnetic medium in TENG should not be ignored. Here we fabricate flexible single-electrode triboelectric nanogenerator (S-TENG) by the Micro Electromechanical System (MEMS) compatible technology, including non-destructive peeling technology and in-situ electrodeposition. Specifically, the S-TENG is composed of polydimethylsiloxane (PDMS) as the negative triboelectric layer and electrodeposited nickel as the induction electrode. Theoretically and experimentally, we demonstrate that ferromagnetic Ni electrode could substantially enhance the electrical output of TENG, which is attributed to the generated magnetizing current. The enhancement mechanism proposed in this work follows the law of energy conservation, which utilizes the natural magnetostatic energy inside the ferromagnetic medium and couples the working principle of TENG, thus making great contributions to the output of TENG. Furthermore, the relationship between the magnetic structure and performance is surveyed, and the stability of Ni and Ni-based S-TENG is also investigated. Finally, the proposed strategy for fabricating enhanced and stable Ni electrode is utilized in flexible energy harvester, and shows great prospects in flexible electronics.



中文翻译:

高性能磁性摩擦纳米发电机纳米晶结构的调控

摩擦纳米发电机(TENG)是一种将机械触发转化为电能的电容传导,是麦克斯韦方程组在纳米能源和自供电系统领域的实现应用。感应电极作为参与静电感应的导体,很少有人认识。根据电磁学的统一理论,TENG中磁介质的研究不容忽视。在这里,我们通过微机电系统(MEMS)兼容技术制造柔性单电极摩擦纳米发电机(S-TENG),包括无损剥离技术和原位电沉积技术。具体来说,S-TENG由聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为负摩擦电层和电沉积镍作为感应电极组成。从理论上和实验上,我们证明铁磁镍电极可以显着提高 TENG 的电输出,这归因于产生的磁化电流。这项工作提出的增强机制遵循能量守恒定律,利用铁磁介质内部的自然静磁能,耦合TENG的工作原理,从而对TENG的输出做出了巨大贡献。此外,研究了磁性结构与性能之间的关系,还研究了 Ni 和 Ni 基 S-TENG 的稳定性。最后,提出的制备增强型稳定镍电极的策略用于柔性能量收集器,在柔性电子产品中显示出广阔的前景。我们证明铁磁镍电极可以显着提高 TENG 的电输出,这归因于产生的磁化电流。这项工作提出的增强机制遵循能量守恒定律,利用铁磁介质内部的自然静磁能,耦合TENG的工作原理,从而对TENG的输出做出了巨大贡献。此外,研究了磁性结构与性能之间的关系,还研究了 Ni 和 Ni 基 S-TENG 的稳定性。最后,提出的制备增强型稳定镍电极的策略用于柔性能量收集器,在柔性电子产品中显示出广阔的前景。我们证明铁磁镍电极可以显着提高 TENG 的电输出,这归因于产生的磁化电流。这项工作提出的增强机制遵循能量守恒定律,利用铁磁介质内部的自然静磁能,耦合TENG的工作原理,从而对TENG的输出做出了巨大贡献。此外,研究了磁性结构与性能之间的关系,还研究了 Ni 和 Ni 基 S-TENG 的稳定性。最后,提出的制备增强型稳定镍电极的策略用于柔性能量收集器,在柔性电子产品中显示出广阔的前景。这归因于产生的磁化电流。这项工作提出的增强机制遵循能量守恒定律,利用铁磁介质内部的自然静磁能,耦合TENG的工作原理,从而对TENG的输出做出了巨大贡献。此外,研究了磁性结构与性能之间的关系,还研究了 Ni 和 Ni 基 S-TENG 的稳定性。最后,提出的制造增强型稳定镍电极的策略用于柔性能量收集器,在柔性电子产品中显示出广阔的前景。这归因于产生的磁化电流。这项工作提出的增强机制遵循能量守恒定律,利用铁磁介质内部的自然静磁能,耦合TENG的工作原理,从而对TENG的输出做出了巨大贡献。此外,研究了磁性结构与性能之间的关系,还研究了 Ni 和 Ni 基 S-TENG 的稳定性。最后,提出的制备增强型稳定镍电极的策略用于柔性能量收集器,在柔性电子产品中显示出广阔的前景。利用铁磁介质内部的自然静磁能,耦合TENG的工作原理,对TENG的输出做出了巨大贡献。此外,研究了磁性结构与性能之间的关系,还研究了 Ni 和 Ni 基 S-TENG 的稳定性。最后,提出的制备增强型稳定镍电极的策略用于柔性能量收集器,在柔性电子产品中显示出广阔的前景。利用铁磁介质内部的自然静磁能,耦合TENG的工作原理,对TENG的输出做出了巨大贡献。此外,研究了磁性结构与性能之间的关系,还研究了 Ni 和 Ni 基 S-TENG 的稳定性。最后,提出的制备增强型稳定镍电极的策略用于柔性能量收集器,在柔性电子产品中显示出广阔的前景。

更新日期:2021-08-07
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