应用于阻燃场景下的织物基摩擦纳米发电机

发表时间:2020/12/8

每年全国各地都会发生数万起火灾,这些火灾给人们生命财产安全带来巨大的威胁。目前摩擦纳米发电机已广泛应用于各个场景,但是对于火灾场景下的应用却仍然较少。已有工作的解决方案均是利用本身就具有阻燃特性的材料(气凝胶和聚酰亚胺)来实现阻燃功能,但日常我们生活中应用的材料绝大多数都是不阻燃的,所以这些研究就与广泛应用于我们生活的目标产生了一定的脱节。由于织物天然的可穿戴性和摩擦纳米发电机的能源收集及自供电传感特性,织物基摩擦纳米发电机被认为是可穿戴电子产品的重要解决方案,但是绝大多数织物都不具有阻燃性,这就阻碍了织物基摩擦纳米发电机在火灾场景下的应用。

中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士团队利用生活中广泛存在的棉织物作为基底,利用层层自组装方法在棉织物上制备阻燃涂层达到阻燃目的。实验证明对于阻燃处理后的棉布具有极好的自熄效果,且热稳定性及在热流下的热释放率等均得到很大的提升。之后利用阻燃棉布制备了一个垂直接触分离模式的阻燃织物基摩擦纳米发电机(FT-TENG),峰值输出功率密度达343.19 mW/m2。FT-TENG被火焰在不同位置燃烧17次(每次燃烧时间为20 s)后,仍然能够保持49.2 %的输出,且在220 ℃的环境下能够保持34.48 %的输出,此外,FT-TENG可以广泛应用于多种湿度环境。作为能源收集器件,消防员可以利用FT-TENG收集运动能。作为自供电传感器件,FT-TENG也成功被应用于森林火灾定位与报警系统。


阻燃棉织物基摩擦纳米发电机


FT-TENG的阻燃和输出特性


FT-TENG应用于能量收集和自驱动传感


该工作以“Flame-Retardant Textile-Based Triboelectric Nanogenerators for Fire Protection Applications”为题,发表在ACS Nano


论文题目:Flame-Retardant Textile-Based Triboelectric Nanogenerators for Fire Protection Applications

DOI: 10.1021/acsnano.0c07148


(来源:摩擦纳米发电机TENG)