ISSN 1009-5624 CN 10-2021/TQ    主管:中国乐凯集团有限公司    主办:北京乐凯科技有限公司

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首页 > 刊期 > 2025 > 5期 > 材料:实验与研究
基于 POM 与 FEP 的高效摩擦纳米发电机设计
达日汗,包建峰(通信作者),高晓波,陈宝东

【摘要】摩擦电材料在摩擦纳米发电机( triboelectric nanogenerator,TENG)领域的发展至关重要。 本文选择不同的摩擦电材料与氟化乙烯丙烯共聚物(fluorinated ethylene propylene,FEP)进行配对,研究了材料本征性质对 TENG 电输出性能的影响。 实验结果表明:以聚甲醛(polyoxymethylene,POM)与 FEP 作为正负摩擦电材料时,输出性能最优。 进一步分析发现,POM 分子链中含有大量极性醚键(-O-),表现出较强的电子供体特性;而 FEP 分子结构中含有强极性 C-F 键,电子密度高,具有极高的得电子能力。 二者在摩擦电序列中极性差异显著,有效促进了界面间电子的快速转移与积累,从而显著提高了摩擦起电的效率和电荷密度。 在此基础上,制作了独立层模式的 TENG 用于收集动物运动能,并系统评估其关键性能参数。 测试结果显示,该器件对温度与湿度等外界环境表现出优异的稳定性,在 30 000 个工作循环的耐久性测试中,转移电荷量不仅未降低,反而略有增长,展示出良好的环境适应性和稳定性,为畜牧业智能化发展提供了有效的解决方案。


【关键字】摩擦电材料;摩擦纳米发电机;分子结构;输出性能
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