基于PVDF/GO复合纳米纤维的共振腔耦合摩擦电声能收集器

《Energy Technology》：Resonant Cavity-Coupled Triboelectric Acoustic Energy Harvester Based on PVDF/GO Composite Nanofibers

声学能量收集装置通过融合四分之一波长共振器与PVDF/GO基摩擦纳米发电机，在低频（130Hz）环境下实现602V电压和177μA电流输出，峰值功率达25.76mW（功率密度677μW/cm2），较传统方案提升104%电压和185%电流效率，适用于物联网设备自供电传感器及环境监测。

　　

摘要

物联网（IoT）设备的日益普及加剧了对高效、自供电解决方案的需求，尤其是在低能耗环境中。为克服传统声能收集器在低频范围内的局限性，我们提出了一种结合四分之一波长谐振器（QWR）与聚偏二氟乙烯/氧化石墨烯（PVDF/GO）基摩擦电纳米发电机（TENG）的声能收集装置。制备并表征了不同GO浓度电纺制的PVDF/GO纳米纤维薄膜。结构分析表明，0.08 wt%的GO浓度能够最大化β相含量，显著提升介电性能和声能转换效率。在117 dB和130 Hz的条件下，单独使用的TENG产生的电压为295 V、电流为62 μA；而将其与QWR集成后，输出电压提升至602 V、电流提升至177 μA，峰值功率达到25.76 mW（功率密度：677 μW/cm²），分别实现了104%和185%的电压和电流提升。这种协同工作的QWR-TENG系统展现出卓越的低频能量收集能力，使其成为自供电传感器和环境监测的理想选择。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。