Nanofibras de poliuretano termoplástico funcionalizadas: un generador de energía triboeléctrica innovador
Autores: Salas, Julia Isidora; de Leon, Diego; Abir, Sk Shamim Hasan; Uddin, M. Jasim; Lozano, Karen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Nanofibras de poliuretano termoplástico funcionalizadas: un generador de energía triboeléctrica innovador
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales electrónicos, ópticos y magnéticos
Palabras clave
Nanogenerador
Triboeléctrico
TENG
PVDF
TPU
MWCNT
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Un nanogenerador triboeléctrico (TENG) es uno de los microdispositivos más innovadores para la recolección de energía integrada en electrónica portátil y vestible. En este estudio, se utilizó la tecnología de forcespinning para sintetizar un TENG basado en una estera de nanofibras (NF). Se utilizó una membrana de fluoruro de polivinilideno (PVDF) como el electrodo/polo triboeléctrico negativo, y un poliuretano termoplástico (TPU) diseñado y funcionalizado químicamente se utilizó como el electrodo/polo positivo para el TENG. Se investigaron la interferencia electrónica, la sensibilidad y el voltaje de compuerta de los microdispositivos sintetizados utilizando el puente químicamente modificado de nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWCNT) con una unidad repetitiva de polímero TPU y electrodos positivos basados en TPU sin modificar. La funcionalidad química de TPU NF se integró durante la etapa de preparación de la NF. Las características morfológicas y la estructura química de las nanofibras se caracterizaron utilizando un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo y espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier. La salida eléctrica del TENG MWCNT-TPU/PVDF fabricado alcanzó un máximo de 212 V en circuito abierto y 70 uA en cortocircuito a 240 pulsos por minuto, lo que resultó ser un 79% y un 15% más alto que el nanogenerador triboeléctrico TPU/PVDF con un área de contacto electrónico de 3.8 x 3.8 cm, lo que indica que MWCNT mejoró la capacidad de transporte de electrones, lo que resulta en un rendimiento significativamente mejorado del TENG. Este dispositivo se probó además por su capacidad de carga y rendimiento sensorial tomando datos de diferentes partes del cuerpo, por ejemplo, el pecho, los brazos, los pies, las manos, etc. Estos resultados muestran una perspectiva inminente y versatilidad de los materiales funcionalizados químicamente para aplicaciones de próxima generación en tecnología de sensores y recolección de energía cotidiana.
Descripción
Un nanogenerador triboeléctrico (TENG) es uno de los microdispositivos más innovadores para la recolección de energía integrada en electrónica portátil y vestible. En este estudio, se utilizó la tecnología de forcespinning para sintetizar un TENG basado en una estera de nanofibras (NF). Se utilizó una membrana de fluoruro de polivinilideno (PVDF) como el electrodo/polo triboeléctrico negativo, y un poliuretano termoplástico (TPU) diseñado y funcionalizado químicamente se utilizó como el electrodo/polo positivo para el TENG. Se investigaron la interferencia electrónica, la sensibilidad y el voltaje de compuerta de los microdispositivos sintetizados utilizando el puente químicamente modificado de nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWCNT) con una unidad repetitiva de polímero TPU y electrodos positivos basados en TPU sin modificar. La funcionalidad química de TPU NF se integró durante la etapa de preparación de la NF. Las características morfológicas y la estructura química de las nanofibras se caracterizaron utilizando un microscopio electrónico de barrido de emisión de campo y espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier. La salida eléctrica del TENG MWCNT-TPU/PVDF fabricado alcanzó un máximo de 212 V en circuito abierto y 70 uA en cortocircuito a 240 pulsos por minuto, lo que resultó ser un 79% y un 15% más alto que el nanogenerador triboeléctrico TPU/PVDF con un área de contacto electrónico de 3.8 x 3.8 cm, lo que indica que MWCNT mejoró la capacidad de transporte de electrones, lo que resulta en un rendimiento significativamente mejorado del TENG. Este dispositivo se probó además por su capacidad de carga y rendimiento sensorial tomando datos de diferentes partes del cuerpo, por ejemplo, el pecho, los brazos, los pies, las manos, etc. Estos resultados muestran una perspectiva inminente y versatilidad de los materiales funcionalizados químicamente para aplicaciones de próxima generación en tecnología de sensores y recolección de energía cotidiana.