高功用柔性氧化石墨烯基湿纳米发电机用于自供电可穿戴电子科技类产品

  值得注意的是，所规划的器材在通过 3000 次曲折后仍能坚持 90% 以上的高电压，这表明它在柔性使用方面具有很大的潜力。此外，通过选用柔性印刷电路技能并将其连接到电源办理体系，开发出了大规模集成 MENG 阵列。该集成体系可供给足够的能量，用于操作电子墨水显示屏和驱动用于健康监测的心率传感器。这项研讨的效果为推进下一代自供电柔性设备的开展供给了一个新颖的结构，从而为未来的可穿戴电子科技类产品展现了巨大的远景。

  图1、a） MENG器材逐层结构示意图。b） 不同 rGO 浓度在 85% RH 和 RT 下的 MENG 器材的电压输出。c） 85% RH 和 RT 下 MENG 器材的峰值电压输出。d） 不同相对湿度下的 MENG 电压输出 （rGO：GO = 1：10）。e） 设备在室温下呼应不同相对湿度的电压和电流输出。f） 室温下接连的 MENG 电压输出。g） 不同电压下MENG的功率和电流输出。h） 与其他陈述的 MENG 设备的功用比较。

  图2、a) MENG 设备的作业机制示意图。b) 不同 rGO：GO 比率的 GO、rGO 和混合 GO-rGO 薄膜的 XRD 和 c) 傅立叶改换红外光谱。d) 原始 GO 薄膜和 GO/rGO 混合薄膜（rGO：GO = 1：10）的原子力显微镜（25 × 25 µm2）比照。e) 原始 GO、rGO 和 GO/rGO 混合薄膜的均方根粗糙度和均匀粗糙度比较（25 × 25 µm2，三个不同扫描区域的均匀值）。f) GO 薄膜横截面的扫描电镜图画。

  图3、a) MENG 功用层内部电荷别离示意图。b) 低相对湿度和高相对湿度条件下 GO/rGO 混合薄膜的EIS图。d) C1s 和 e) O1s的高分辨率XPS光谱。

  图4、a) 可扩展 MENG 阵列的结构示意图。b) 聚酰亚胺 (PI) 衬底上的柔性 MENG 阵列相片。c) 不同序列号 MENG 单元的电压输出图。h) MENG 在曲率分别为 0.5 cm-1 和 2 cm-1 的不同曲折视点（30°、60° 和 90°）下的电压坚持率。

  图5、a) 规划的电源办理电路相片。b) 单个 MENG 单元供给安稳输出电压的相片。c) 微控制器通过稳压/非稳压电源发生的脉冲输出。d) 振幅可调的安稳输出电压。e,f) 由 MENG 供电的电子墨水显示屏的相片和原理图。

  总归，通过整合 GO 和 rGO 异质结，规划出了高功用 MENG。因为碳基资料的广泛可用性和易于调整的物理化学特性，制备的 MENG 具有低成本和生物相容性的特色，能够轻松集成到广泛的使用中，包含可穿戴电子设备、植入式医疗设备和无线传感器网络。通过优化的 MENG（rGO：GO 份额为 1:10）的最大输出单位体积内的包含的能量为15.8µW cm-2，与之前根据GO的MENG器材比较，显示出更优越的输出（电压-电流）平衡。MENG 的增强机制归因于协同效应，即在GO/rGO混合薄膜中人为树立的含氧亲水基团浓度梯度与 rGO 在高湿度条件下改进的内部离子导电性相结合。此外，在 FPC 技能的协助下，MENG 单元能够轻松集成到大规模阵列中，直接为LED阵列等电子设备供电。更重要的是，MENG 体系还选用了PMS技能，可调理搜集的能量并发生安稳的输出电压。总归，本研讨中展现的MENG的归纳优势为研讨和开发物联网和其他可穿戴使用的便携式动力铺平了路途。

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