効率的で安定した水力発電のための新規疎水性有機コーティングベースのトライボエレクトリックナノジェネレータの開発

New Hydrophobic Organic Coating Based Triboelectric Nanogenerator for Efficient and Stable Hydropower Harvesting.

• Bingqiao Wang
• Yang Wu
• Ying Liu
• Youbin Zheng
• Yupeng Liu
• Chenguang Xu
• Xiang Kong
• Yange Feng
• Xiaolong Zhang
• Daoai Wang

抄録

液状固体トライボ電気化技術は、水力発電を回収する新しい方法を提供する一方で、トライボエレクトリックナノジェネレータの電極材料は、コストが高く、複雑で、損傷しやすい微細構造を有しているため、その実用化は非常に制限されています。本研究では、摩擦層材料としてアクリレート樹脂を用いた新しいタイプの有機被覆トライボエレクトリックナノジェネレータを作製した。さらに固液三元電導化性能と疎水性を向上させるために、アクリル樹脂にフッ素を含む材料を添加した。非微細構造依存性の被膜であるため、その調製プロセスが簡単で大面積の調製が可能であり、エンジニアリング分野で一般的に使用されている防食・防汚コーティングの一部を改良することで実現可能である。このパッケージ化された有機コーティングのトライボエレクトリックナノジェネレータは、良好な安定性と高出力性能を提供し、航海中の波動エネルギーを収集することで、模型船の上にある複数の市販の発光ダイオード（LED）を簡単に点灯させることができる。このコーティング材料をベースにした新しいタイプのトライボエレクトリックナノジェネレータは、コーティング自体の性能と発電機能を兼ね備えた簡単なプロセス、低コスト、大面積の準備という利点があり、海洋エネルギーの収集と利用、セルフパワーセンシングなどの分野で有望な実用化の可能性を秘めています。

Liquid-solid triboelectrification technology provides a new way to collect hydropower, while the high cost, complexity, and easily damaged microstructures of the triboelectric nanogenerator electrode materials highly limit their practical applications. In this study, a new type of organic coating triboelectric nanogenerator is fabricated using acrylate resin as the friction layer material. To further improve the solid-liquid triboelectrification performance and the hydrophobicity of the coating, fluorine-containing materials were added to the acrylic resin. As a non-microstructure-dependent film, its preparation process is simple and large area prepared, which can be achieved by modifying some commonly used anticorrosion and antifouling coatings in engineering. This packaged organic coating triboelectric nanogenerator provides good stability and high-output performance, which can easily light several commercial light-emitting diodes (LEDs) on a model ship by collecting the wave energy during the voyage. This new type of triboelectric nanogenerator based on the coating material has the advantages of simple process, low cost, and large-area preparation, which combines the performance of the coating itself with the power generation function, and have potential promising practical applications in ocean energy collection and utilization, self-powered sensing, and other fields.