柔性和可拉伸電子設備的快速發展為緊湊型和可穿戴式電源設備鋪平了道路。由于其流動性，可持續性和可用性，形狀自適應和可伸縮能量采集器特別有吸引力。在這項工作中，我們報道了一種用于在各種變形下收獲機械能的褶皺狀石墨烯基可拉伸摩擦納米發電機（TENG）。由于褶皺石墨烯結構具有獨特的拉伸性能，褶皺石墨烯基TENGs可以在壓縮模式，拉伸模式下運行，更獨特的是它們的雜化模式。重要的是，通過將給定的平面石墨烯層收縮到更小的區域，更為褶皺的TENG設備提供了更高的輸出電壓，從而揭示了為新興可穿戴電子產品開發更小更好性能發電機的優越潛力。其作為能量收集器和運動傳感器的應用通過使用手指和手腕運動進行了演示。

    Fig.1 可伸縮TENG裝置的制造。a）褶皺石墨烯（CG）的原理圖制造工藝流程。b）可伸縮TENG的裝置結構和制造工藝流程。c）CG在聚甲基硅氧烷（PDMS）（上圖）和共聚酯（Ecoflex）基板（下圖）上的靈活性和拉伸性。d）透明設備的照片。

    Fig.2 具有不同褶皺度的TENG的輸出性能。a）Δσ/σ0與不同厚度硅樹脂平面分離距離之間的關系。b）具有不同摩擦面積的三個TENG的輸出電壓分別為6,3和1.5 cm2。c）具有不同皺褶度的TENG的電荷密度。

    Fig.3 具有不同褶皺度的TENG的輸出性能。a）具有不同εpre輸出電壓的TENGs為100％（PG），150％，200％和250％。b）峰值功率密度與TENG的負載電阻之間的關系。c）具有100％，150％，200％和250％各種εpre的CG層的SEM圖像。d）歸一化電壓的實驗和數值結果。

    Fig.4 在極端變形條件下發電。a）可拉伸TENG在單軸拉伸下的照片。b）拉伸模式下可拉伸TENG的輸出性能。c）可拉伸TENG在單軸拉伸和壓縮力下的照片。d）拉伸和壓縮模式下可拉伸TENG的輸出性能。e）在極度扭曲狀態下的可伸縮TENG照片。f）在極度彎曲狀態下，可伸縮TENG的輸出性能。

    Fig.5 CG—基TENG用于身體運動監測。a）手指運動監測的照片。b）手指在兩個不同角度彎曲時的實時電壓變化。c）兩個不同頻率下手指彎曲的實時電壓變化。

    相關研究成果發表在Advanced Materials Technologies（10.1002/admt.201700044）上。

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責任編輯：龐雪潔

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