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发电和原位储能全固态柔性复合薄膜的研究

能量转换和存储是人类可持续发展的两大核心问题,制备集能量转换和储存于一体的柔性器件是一项极具挑战性的工作,因此吸引了众多研究者的兴趣。
近日,中国地质大学的安琪、张以河及其课题组研制了全固态柔性薄膜器件(DOI: 10.1002/ adfm.201503514),它可以将身体产生的低频率机械能转化成电能并原位存储在其中,并在需要时释放能量。该薄膜器件中,聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)承担压电发电机和电容器介质的双重角色,实现了能量转化和原位储存的功能。还原氧化石墨烯(rGO)添加到聚合物基体中用于提高复合薄膜的介电常数使得其作为电容器的储能能力得以明显提升。通过用全氟叠氮苯甲酸对填料rGO进行表面改性,可以提高填料和聚合物基体的界面相容性,得到高介电常数和低介电损耗的柔性薄膜,这是获得优异储电能力的关键。
作者系统研究了氧化还原石墨烯填料的化学改性,复合薄膜的结构和性能,以及薄膜器件的制备及发电和原位储能的性质。这是首次报道关于集发电和储能于一体的全固态柔性薄膜。此项研究将在运动传感器,信息存储以及高电压输出等领域得到发展和应用。

发电和原位储能全固态柔性复合薄膜的研究

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