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Antibacterial, Scalable Manufacturing, Skin-Attachable, and Eco-Friendly Fabric Triboelectric Nanogenerators for Self-Powered Sensing
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2021-09-23 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c04804 Xiao Tian 1 , Tao Hua 1
ACS Sustainable Chemistry & Engineering ( IF 7.1 ) Pub Date : 2021-09-23 , DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c04804 Xiao Tian 1 , Tao Hua 1
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Textile-based triboelectric nanogenerators (T-TENGs) are an indispensable cornerstone of new wearable electronics. However, the manufacturing processes of T-TENGs usually involve complex chemical processes and expensive materials. The friction materials utilized in these T-TENGs generally come from nonrenewable resources. Here, we report the development of the scalable fabrication of a flexible, skin-attachable, and eco-friendly fabric triboelectric nanogenerator (FTENG) with satisfactory comfort and excellent antibacterial properties by introducing eco-friendly green materials, Tencel and chitosan fibers. The yarn triboelectric nanogenerator (YTENG) fabricated by a scalable fancy yarn spinning technology using Tencel and chitosan fibers exhibits high flexibility, small diameter, low weight, high scalability, and productivity as well as low cost, which contribute to the widespread application of T-TENGs. Benefiting from the excellent compatibility of YTENGs, automatic weaving for producing such FTENGs is demonstrated. The output voltage, current, and power density of a fabricated FTENG operating at a single-electrode mode can reach 31.3 V, 1.8 μA, and 15.8 mW/m2, respectively, by applying a 3 Hz mechanical drive of 100 N with a size of 5 × 5 cm2. Such FTENGs have been used as self-powered sensors for body motion monitoring. This study presents a novel and sustainable strategy for the development of eco-friendly T-TENGs.
中文翻译：
用于自供电传感的抗菌、可扩展制造、可贴身且环保的织物摩擦纳米发电机
基于纺织品的摩擦纳米发电机（T-TENG）是新型可穿戴电子产品不可或缺的基石。然而，T-TENG 的制造过程通常涉及复杂的化学过程和昂贵的材料。这些 T-TENG 中使用的摩擦材料通常来自不可再生资源。在这里，我们报告了通过引入环保绿色材料天丝和壳聚糖纤维，可扩展制造具有令人满意的舒适度和优异抗菌性能的柔性、可贴肤和环保的织物摩擦纳米发电机（FTENG）的发展。使用天丝和壳聚糖纤维通过可扩展的花式纱线纺丝技术制造的纱线摩擦纳米发电机（YTENG）具有高柔韧性、小直径、低重量、高可扩展性和生产率以及低成本，这有助于 T-TENG 的广泛应用。受益于 YTENG 的出色兼容性，展示了用于生产此类 FTENG 的自动编织。在单电极模式下工作的制造 FTENG 的输出电压、电流和功率密度可以达到 31.3 V、1.8 μA 和 15.8 mW/m2分别通过应用 100 N 的 3 Hz 机械驱动，尺寸为 5 × 5 cm 2。这种 FTENG 已被用作用于身体运动监测的自供电传感器。本研究为开发生态友好型 T-TENG 提出了一种新颖且可持续的策略。
更新日期：2021-10-04
中文翻译：
用于自供电传感的抗菌、可扩展制造、可贴身且环保的织物摩擦纳米发电机
基于纺织品的摩擦纳米发电机（T-TENG）是新型可穿戴电子产品不可或缺的基石。然而，T-TENG 的制造过程通常涉及复杂的化学过程和昂贵的材料。这些 T-TENG 中使用的摩擦材料通常来自不可再生资源。在这里，我们报告了通过引入环保绿色材料天丝和壳聚糖纤维，可扩展制造具有令人满意的舒适度和优异抗菌性能的柔性、可贴肤和环保的织物摩擦纳米发电机（FTENG）的发展。使用天丝和壳聚糖纤维通过可扩展的花式纱线纺丝技术制造的纱线摩擦纳米发电机（YTENG）具有高柔韧性、小直径、低重量、高可扩展性和生产率以及低成本，这有助于 T-TENG 的广泛应用。受益于 YTENG 的出色兼容性，展示了用于生产此类 FTENG 的自动编织。在单电极模式下工作的制造 FTENG 的输出电压、电流和功率密度可以达到 31.3 V、1.8 μA 和 15.8 mW/m2分别通过应用 100 N 的 3 Hz 机械驱动，尺寸为 5 × 5 cm 2。这种 FTENG 已被用作用于身体运动监测的自供电传感器。本研究为开发生态友好型 T-TENG 提出了一种新颖且可持续的策略。
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