應用於阻燃場景下的織物基摩擦納米發電機

2020-12-09 紡織導報

應用於阻燃場景下的織物基摩擦納米發電機

發表時間：2020/12/8

每年全國各地都會發生數萬起火災，這些火災給人們生命財產安全帶來巨大的威脅。目前摩擦納米發電機已廣泛應用於各個場景，但是對於火災場景下的應用卻仍然較少。已有工作的解決方案均是利用本身就具有阻燃特性的材料（氣凝膠和聚醯亞胺）來實現阻燃功能，但日常我們生活中應用的材料絕大多數都是不阻燃的，所以這些研究就與廣泛應用於我們生活的目標產生了一定的脫節。由於織物天然的可穿戴性和摩擦納米發電機的能源收集及自供電傳感特性，織物基摩擦納米發電機被認為是可穿戴電子產品的重要解決方案，但是絕大多數織物都不具有阻燃性，這就阻礙了織物基摩擦納米發電機在火災場景下的應用。

中國科學院北京納米能源與系統研究所王中林院士團隊利用生活中廣泛存在的棉織物作為基底，利用層層自組裝方法在棉織物上製備阻燃塗層達到阻燃目的。實驗證明對於阻燃處理後的棉布具有極好的自熄效果，且熱穩定性及在熱流下的熱釋放率等均得到很大的提升。之後利用阻燃棉布製備了一個垂直接觸分離模式的阻燃織物基摩擦納米發電機（FT-TENG），峰值輸出功率密度達343.19 mW/m2。FT-TENG被火焰在不同位置燃燒17次（每次燃燒時間為20 s）後，仍然能夠保持49.2 %的輸出，且在220 ℃的環境下能夠保持34.48 %的輸出，此外，FT-TENG可以廣泛應用於多種溼度環境。作為能源收集器件，消防員可以利用FT-TENG收集運動能。作為自供電傳感器件，FT-TENG也成功被應用於森林火災定位與報警系統。


阻燃棉織物基摩擦納米發電機


FT-TENG的阻燃和輸出特性


FT-TENG應用於能量收集和自驅動傳感


該工作以「Flame-Retardant Textile-Based Triboelectric Nanogenerators for Fire Protection Applications」為題，發表在ACS Nano。


論文題目：Flame-Retardant Textile-Based Triboelectric Nanogenerators for Fire Protection Applications

DOI: 10.1021/acsnano.0c07148


（來源：摩擦納米發電機TENG）

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