DOI：10.1186/s11671-019-3091-y
聚四氟乙烯（PTFE）是一种引人入胜的驻极体材料，广泛用于能量收集和传感，由于获得了更高的表面电荷密度，可以通过将其尺寸减小至纳米级来提高性能。因此，本研究证明了纳米纤维PTFE在高性能自供电可穿戴传感器中的使用。纳米纤维PTFE的制造方法是：用PTFE颗粒在稀聚环氧乙烷（PEO）水溶液中的悬浮液进行电纺丝，然后在350°C下进行热处理，以从电纺PTFE-PEO纳米纤维中除去PEO组分。获得的PTFE纳米纤维膜具有与面罩相当的良好的透气性和压降，优异的机械性能，拉伸强度为3.8MPa，稳定的表面电势为-270 V。只需将PTFE纳米纤维膜夹在两片导电碳布中，即可构造出可透气，灵活且高性能的纳米发电机（NG）装置，其峰值功率为56.25μW。值得注意的是，此NG设备可直接用作可穿戴式自供电传感器，以检测人体运动和生理信号。NG设备的输出波形清楚地记录了30°的小肘关节弯曲，呼吸节律和典型的心动周期。这项研究证明了静电纺丝PTFE纳米纤维膜在高性能自供电可穿戴传感器中的应用。
图1 a为显示两步制备PTFE纳米纤维膜的示意图：（1）电纺以获得PTFE-PE纳米纤维膜，和（2）热处理以从电纺PTFE-PEO纳米纤维膜中除去PEO。 b PTFE纳米纤维膜的数码照片和c SEM图，插图显示放大图。 d（1）原始PEO，（2）原始PTFE，（3）电纺PTFE-PEO纳米纤维膜和（4）PTFE纳米纤维膜的FTIR光谱，橙色虚线表示PEO的主要峰
图2在PTFE纳米纤维膜上的表征：a X射线衍射图，b XPS谱图，c压降与气体流速的关系，d应力-应变曲线以及表面电势在30天内的变化。
图3 a是NG设备的数字照片，b是其结构的示意图。 c两个单独的NG设备（G1和G2）及其并联（G1 + G2）的输出电流。 d以5 Hz的刺激力输出NG。 e NG以5 N的刺激力在不同频率下输出。f NG以不同的负载阻力输出。 g NG的循环稳定性
图4 a肘关节各种弯曲角度下NG的输出信号，b峰值电流和积分转移电荷的对应图
图5附着在男性身体不同位置上的NG的输出信号：a在腹部，b在胸部，d在手腕上； c和e分别是b和d中信号的放大图
