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Figure1.使用微注射成型技术制备聚合物薄膜。(a) 微注射成型机的工作原理图。(b) GN-PTFE 试样的生产过程。(c) 添加不同质量的石墨烯纳米片 (0-64 mg) 制成的 GN-PTFE 样品的照片。
Figure 2.PTFE 薄膜基 TENG 的制备及摩擦起电性能评价。(a) TENGs的制备过程。(b) TENGs结构示意图。(c) 基于 PTFE 薄膜和铝箔制造的 TENG 的照片。(d) 工作频率为 2 Hz、间距为 4 mm 的 TENG 手指敲击测试。(e) TENGs 在一个攻丝循环中的短路电流。
Figure 3. 所制备的 PTFE 和 GN-PTFE 薄膜的表征。(a) 原始 PTFE 薄膜的 SEM 图像。(b) GNPTFE 薄膜 (32 mg) 的 SEM 图像。(c) PTFE、GN-PTFE 和磨损的 GN-PTFE 薄膜的 EDS 光谱。(d) PTFE 和 GN-PTFE 薄膜的拉曼光谱。
Figure 4. 基于不同摩擦对材料制造的 TENG 的输出摩擦电性能。较低的摩擦对是 PMMA、PP 和 PTFE。上部摩擦对是不锈钢、铜箔和铝箔。(a) 输出短路电流。(b) 输出开路电压。
Figure 5. 基于铝箔和 GN-PTFE 薄膜的 TENG 的输出摩擦电性能，石墨烯纳米片的质量变化范围为 0 至 64 mg。(a) 输出短路电流。(b) 输出开路电压。(c) 最大短路电流、开路电压和功率密度。
Figure 6. 基于原始 PTFE 薄膜的 TENG 的工作稳定性和可重复性测试经历了 10,000 次手指敲击循环。(a,c) 连续工作 10,000 次循环下的输出短路电流和开路电压。（b，d）第一个和最后三个手指敲击周期的输出短路电流和开路电压。
Figure 7. 基于原始 PTFE 和 GN-PTFE 薄膜的 TENG 的长期工作稳定性和耐久性测试。（a，b）基于原始 PTFE 薄膜的 TENG 的短路电流和开路电压，用于 100,000 次手指敲击循环。（c，d）基于 GN-PTFE 薄膜的 TENG 的短路电流和开路电压，用于 150,000 次手指敲击循环。（e，f）在测试开始和结束时用 PTFE TENG 点亮的 LED 灯泡的照片。(g,h) 在测试开始和结束时使用 GN-PTFE TENG 点亮 LEDS 灯泡的照片。
Figure 8. 长期耐久性测试前后 PTFE 和 GN-PTFE（32 mg 石墨烯纳米片）薄膜的表面形态。(a,b) 原始 PTFE 薄膜和磨损的 PTFE 薄膜的 SEM 图像。（c，d）原始 GN-PTFE 薄膜和磨损的 GN-PTFE 薄膜的 SEM 图像。（e，f）原始 PTFE 薄膜和磨损的 PTFE 薄膜的 3D 光学图像。(g,h) 原始 GN-PTFE 薄膜和磨损的 GN-PTFE 薄膜的 3D 光学图像。
Figure 9. 长期耐久试验后 GN-PTFE 薄膜磨损表面的拉曼图分析。(a) GN-PTFE 薄膜磨损表面的拉曼光谱。(b) GN-PTFE 薄膜上磨损表面的光学图像。拉曼映射区域由黄色矩形表示（未按比例）。(c) 用于比较 PTFE 峰和石墨烯峰的拉曼光谱。(d) PTFE 峰的拉曼映射图像（红色）。(e) 石墨烯峰的拉曼映射图像（绿色）。
Figure 10. 基于原始 PTFE 和 GN-PTFE 薄膜的垂直接触分离操作模式 TENG 的磨损机制。（a，b）基于原始 PTFE 薄膜和铝箔的 TENG 接触模型。（c，d）基于 GN-PTFE 薄膜和铝箔的 TENG 接触模型。
Figure 11. 基于 GN-PTFE 薄膜和铝箔的 TENG 应用演示。(a) 整流前后输出开路电压。插图显示了两个周期内电压的放大图。(b) 不同电容器在 30 秒内的充电曲线。(c) 用于为 LED 供电的 TENG 电路图。(d) 将 100 个 LED 插入面包板的电路照片。(e) 点亮的 100 个 LED。 |
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