作者:黄辛 来源:中国科学报 发布时间:2019-2-22 0:0:52
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发电纱线织出“能源衣”

研究人员在实验室穿着发电织物制成的“能源衣”,展示了其捕捉人体运动姿态等功能。

 

本报讯(记者黄辛)东华大学材料学院王宏志课题组研制出“能源衣”用织物材料。相关成果近日发表于《自然—通讯》。

随着可穿戴电子设备的快速发展,对可穿戴能源的需求逐渐增大。纤维、纱线、织物将成为新一代发电载体。然而,成熟的发电技术,如光伏、热电、压电/摩擦电等,与服装材料和纺织工业的结合尚存在挑战。“能源衣”的开发仍任重道远。

研究人员利用工业级的纺丝设备,实现了可拉伸摩擦发电纱线的连续化与规模化生产。“这类发电纱线由高弹性聚合物材料(橡胶)与螺旋金属纤维构成,两类本征弹性体与非本征弹性体通过皮芯结构的设计合二为一,具有协同应变行为。”论文第一作者龚维说,发电纱线在拉伸、弯曲、扭曲等应变下,内部两类材料间发生电子转移,可产生毫瓦级的输出功率。

研究人员发现非晶聚合物不仅作为隔离层防止纱线内场电势被外界环境气氛(气体、水等)消除,其界面的感应电荷竟能够与外界气氛分子发生耦合增益,由此首次提出了摩擦发电器件的电势/极化耦合效应的假设。

王宏志表示,借助特殊的皮芯结构设计与耦合增益发电机制,研制成功的发电纱线无需借助与其他物体的相互作用即可自发电,并能应用于不同气氛环境,甚至是液体中。

同时,研究人员使用工业级的织样机将发电纱线进行编织,得到了具有弹性的发电织物,其同样具有两栖工作的能力。发电纱线亦可与其他市售纤维如尼龙纤维、聚丙烯腈纤维等共同编织,纺织品的透气性、舒适性、发电功率便可有效调控。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-019-08846-2

《中国科学报》 (2019-02-22 第4版 综合)
 
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