Triboelektrisk prestanda för fluorerat polymert svavel (a) Fasdiagram över utmatningar av spännings-strömtäthet med kolbaserade och svavelbaserade polymerer (b) Triboelektrisk spänningsutmatning av fluoriserad polymersvavelfilm av 4 ”-skiva efter behandling med corona-urladdning (c) Triboelektrisk strömutmatning av fluoriserad polymer svavelfilm i 4-skivor efter koronaurladdningsbehandling (d) Demonstration av direkt strömförsörjning av de 630 lysdioderna (~ 40 mW/ea.) genom 4 ”-skivor av fluorerad polymer svavelfilm efter behandling med koronaurladdning. Upphovsman:Inha University
Triboelektrisk produktion är en teknik för energiupptagning som genererar elektricitet genom induktion av triboelektriska effekter med hjälp av kasserad fysisk energi. Material som används för triboelektriska generatorer (TEG) klassificeras positiva eller negativa beroende på deras värde av elektronaffinitet; negativa material använder vanligtvis fluorerade kolbaserade polymerer. Än, merparten av forskningen för att förbättra TEG-prestanda fokuserar huvudsakligen på strukturella förbättringar av enheter, såsom flerlagers enhetstrukturer, testa triboelektricitet i vakuumtillstånd, och asymmetrisk anordningsdesign snarare än utveckling av nya polymera material.
Fluorerade kolbaserade polymerer (dvs. PTFE) används som mycket negativa triboelektriska material på grund av den höga elektronaffiniteten hos deras halogener medan kol-ryggrad begränsar triboelektriska prestanda på grund av kolets låga elektronaffinitet. Häri, vi introducerar, för första gången, fluorerad svavelbaserad polymer som extremt negativt triboelektriskt material för förbättring av triboelektriska prestanda. Svavel kan kombineras med fluor mer än kol, upp till två till, genom en expanderad oktett med tom d -orbital. Den har också den högsta elektronaffiniteten utom halogener, guld och platina. Därav, när svavel används som ryggradselement i triboelektriska material, högre triboelektrisk prestanda kan förväntas än från PTFE.
Svavelbaserade polymerer är termoplastförgrenade polymerer och möjliggör därmed lätt termisk bearbetbarhet. Här, polymert svavel bildades för filmning och extremt negativ fluorerad polymer svavelfilm framställdes via ytfluorering. Dessa gul-kemibaserade polymermaterial uppnådde 6-faldig och 3-faldig ökning av triboelektriska energiutgångar i spänning och ström i jämförelse med PTFE det nuvarande konventionella negativa materialet. Vidare, den fluorerade polymera svavelfilmen tillverkades i stor skala (4 tum skivor) och gavs koronaurladdningsbehandling för att ytterligare berika den negativa laddningen på ytan. Som ett resultat, den fluorerade polymera svavelfilmen uppnådde överlägsna effekteffekter på 1366 V och 18 μA under den minimala kraften ~ 30N.
De extremt negativa triboelektriska materialen använde svavel som är en biprodukt av petroleumraffinering som genereras i överskottet på 7 miljoner ton årligen. Således presenterar forskningen inte bara ett nytt alternativ för triboelektriska material, men också en upptäckt av låg kostnad och miljövänlig källa för kommersialisering.
