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Manipulating the triboelectric surface charge density of polymers by low-energy helium ion irradiation/implantation
Energy & Environmental Science ( IF 32.4 ) Pub Date : 2019/12/12 , DOI: 10.1039/c9ee03307f Shuyao Li 1, 2, 3, 4, 5 , Yong Fan 6, 7, 8, 9, 10 , Huaqiang Chen 6, 7, 8, 9, 10 , Jinhui Nie 1, 2, 3, 4, 5 , Yanxia Liang 6, 7, 8, 9, 10 , Xinglin Tao 1, 2, 3, 4, 5 , Jian Zhang 11, 12, 13, 14 , Xiangyu Chen 1, 2, 3, 4, 5 , Engang Fu 6, 7, 8, 9, 10 , Zhong Lin Wang 1, 2, 3, 4, 5
Energy & Environmental Science ( IF 32.4 ) Pub Date : 2019/12/12 , DOI: 10.1039/c9ee03307f Shuyao Li 1, 2, 3, 4, 5 , Yong Fan 6, 7, 8, 9, 10 , Huaqiang Chen 6, 7, 8, 9, 10 , Jinhui Nie 1, 2, 3, 4, 5 , Yanxia Liang 6, 7, 8, 9, 10 , Xinglin Tao 1, 2, 3, 4, 5 , Jian Zhang 11, 12, 13, 14 , Xiangyu Chen 1, 2, 3, 4, 5 , Engang Fu 6, 7, 8, 9, 10 , Zhong Lin Wang 1, 2, 3, 4, 5
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Triboelectric materials and their modification methods are the cornerstones for fabricating triboelectric nanogenerators (TENGs). Numerous modification methods have been proposed for TENGs, while a highly effective and long-term stable method is still under exploration. Here, a surface modification method using low-energy ion irradiation has been proposed for tuning the chemical structures and functional groups of triboelectric polymers at the molecular level. The low-energy ion irradiation brings negligible change to the surface roughness at the micro-scale and mechanical flexibility of the target polymer, while it can provide a stable modification of the electrification performance. Systematic studies about the chemical structure changes in four different polymers induced by ion irradiation can bring insight into the interaction between different chemical groups and electrification performance. A Kapton film modified by ion irradiation shows several unprecedented characteristics, such as high surface charge density, excellent stability and ultrahigh electron-donating capability, and not only creates a new record in the tribo series, but also provides a good demonstration for regulating electrification behavior based on controllable chemical structure change. This study can open up a series of possible breakthroughs in the production of triboelectric materials with diversified properties, which can promote the study of TENGs from a very fundamental level.
中文翻译：
通过低能氦离子辐照/注入来控制聚合物的摩擦电表面电荷密度
摩擦电材料及其改性方法是制造摩擦电纳米发电机（TENGs）的基石。已针对TENG提出了许多修改方法，而高效，长期稳定的方法仍在探索中。在此，已经提出了使用低能离子辐射的表面改性方法以在分子水平上调节摩擦电聚合物的化学结构和官能团。低能离子辐照对目标聚合物的微观尺度表面粗糙度和机械柔韧性的影响可忽略不计，同时可以稳定地改变带电性能。对由离子辐照引起的四种不同聚合物的化学结构变化的系统研究可以深入了解不同化学基团与带电性能之间的相互作用。离子辐照改性的Kapton膜具有高表面电荷密度，出色的稳定性和超高的给电子能力等多项前所未有的特性，不仅在摩擦系列中创造了新的记录，而且还为调节带电行为提供了良好的证明。基于可控的化学结构变化。这项研究可以在生产具有多种特性的摩擦电材料方面开辟一系列可能的突破，这可以从非常根本的层面促进对TENGs的研究。离子辐照改性的Kapton膜具有高表面电荷密度，出色的稳定性和超高的给电子能力等多项前所未有的特性，不仅在摩擦系列中创造了新的记录，而且还为调节带电行为提供了良好的证明。基于可控的化学结构变化。这项研究可以在生产具有多种特性的摩擦电材料方面开辟一系列可能的突破，这可以从非常根本的层面促进对TENGs的研究。离子辐照改性的Kapton膜具有高表面电荷密度，出色的稳定性和超高的给电子能力等多项前所未有的特性，不仅在摩擦系列中创造了新的记录，而且还为调节带电行为提供了良好的证明。基于可控的化学结构变化。这项研究可以在生产具有多种特性的摩擦电材料方面开辟一系列可能的突破，这可以从非常根本的层面促进对TENGs的研究。同时也为基于可控化学结构变化调节电气化行为提供了很好的证明。这项研究可以在生产具有多种特性的摩擦电材料方面开辟一系列可能的突破，这可以从非常根本的层面促进对TENGs的研究。同时也为基于可控化学结构变化调节电气化行为提供了很好的证明。这项研究可以在生产具有多种特性的摩擦电材料方面开辟一系列可能的突破，这可以从非常根本的层面促进对TENGs的研究。
更新日期：2020-03-19
中文翻译：
通过低能氦离子辐照/注入来控制聚合物的摩擦电表面电荷密度
摩擦电材料及其改性方法是制造摩擦电纳米发电机（TENGs）的基石。已针对TENG提出了许多修改方法，而高效，长期稳定的方法仍在探索中。在此，已经提出了使用低能离子辐射的表面改性方法以在分子水平上调节摩擦电聚合物的化学结构和官能团。低能离子辐照对目标聚合物的微观尺度表面粗糙度和机械柔韧性的影响可忽略不计，同时可以稳定地改变带电性能。对由离子辐照引起的四种不同聚合物的化学结构变化的系统研究可以深入了解不同化学基团与带电性能之间的相互作用。离子辐照改性的Kapton膜具有高表面电荷密度，出色的稳定性和超高的给电子能力等多项前所未有的特性，不仅在摩擦系列中创造了新的记录，而且还为调节带电行为提供了良好的证明。基于可控的化学结构变化。这项研究可以在生产具有多种特性的摩擦电材料方面开辟一系列可能的突破，这可以从非常根本的层面促进对TENGs的研究。离子辐照改性的Kapton膜具有高表面电荷密度，出色的稳定性和超高的给电子能力等多项前所未有的特性，不仅在摩擦系列中创造了新的记录，而且还为调节带电行为提供了良好的证明。基于可控的化学结构变化。这项研究可以在生产具有多种特性的摩擦电材料方面开辟一系列可能的突破，这可以从非常根本的层面促进对TENGs的研究。离子辐照改性的Kapton膜具有高表面电荷密度，出色的稳定性和超高的给电子能力等多项前所未有的特性，不仅在摩擦系列中创造了新的记录，而且还为调节带电行为提供了良好的证明。基于可控的化学结构变化。这项研究可以在生产具有多种特性的摩擦电材料方面开辟一系列可能的突破，这可以从非常根本的层面促进对TENGs的研究。同时也为基于可控化学结构变化调节电气化行为提供了很好的证明。这项研究可以在生产具有多种特性的摩擦电材料方面开辟一系列可能的突破，这可以从非常根本的层面促进对TENGs的研究。同时也为基于可控化学结构变化调节电气化行为提供了很好的证明。这项研究可以在生产具有多种特性的摩擦电材料方面开辟一系列可能的突破，这可以从非常根本的层面促进对TENGs的研究。
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