DOI:10.1021/acsami.0c02754
基于柔性压电陶瓷纳米纤维，制备了一种集顶部压电层、底部压电层和中间摩擦电层于一体的能量采集器模块，作为可穿戴设备的电源。通过将电纺压电陶瓷纳米纤维与叉指式电极模块化制备了顶部和底部压电层，将单个模块层压在z轴阵列结构中，可最大化其能量收集特性。摩擦电层是通过将聚二甲基硅氧烷附着在电极层的两侧制备而成的，并且可根据摩擦电模块的表面粗糙度来控制能量收集特性。一体式模块的各个能量采集器模块的输出电压是通过手动按压模块下部和上部来单独或整体测量的。一体式能量采集器模块产生的最大电压（功率）为253 V（3.8 mW），将0.1μF电容器充电至25 V所需的时间为40 s。在一体式能量收集器模块上进行的模拟能量收集实验的结果表明，以“ KICET”标识形状排列的42个LED灯泡可以实时打开而无需充电，给10μF电容器充电250 s后，运行消耗功率为3.5 W的微型风扇。这项工作显示了一体化模块作为用于可穿戴设备的环保型柔性能源收集器的潜力。
图1.（a）一体式HEHM结构的示意图。（b）HEHM的各个能量收集器模块的输出电压。（c）根据操作状态，HEHM的工作原理。
图2.基于BNT-ST和PVDF-TrFE的压电陶瓷纳米纤维的（a）XRD图谱和（b）FT-IR分析光谱。
图3.根据PEHM层的模块数，一体式HEHM的输出电压和（b）输出电流。（c）根据负载电阻，使用单个PEHM的一体式HEHM的输出电流和功率。
图4.根据TEHM层中PDMS的表面粗糙度，一体式HEHM的输出电压和（b）输出电流。
图5.（a）0.1、1.0和10μF电容器的充电曲线。（b）用于PEHM、TEHM和HEHM的0.1μF电容器的充放电曲线。（c）42个LED灯泡排成KICET标识形状，由一体化HEHM实时供电。（d）使用一体式HEHM给10μF电容器充电250 s后，功耗为3.5 W的微型风扇的运行图像。
