nach oben

Journal of Materials Science: Materials in Electronics

Erschienen in:

01.04.2023

Noncontact liquid–solid nanogenerators as self-powered droplet sensors

verfasst von: Yi Deng, Guihua Meng, Yanlong Tai, Zhiyong Liu

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 12/2023

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config

KI-gestützte Suche

Aus

Abstract

Liquid–solid triboelectric nanogenerators (L–S TENGs) can generate corresponding electrical signal responses through the contact separation of droplets and dielectrics and have a wide range of applications in energy harvesting and self-powered sensing. However, the contact between the droplet and the electret will cause the contact L–S TENG’s performance degradation or even failure. Here we report a noncontact triboelectric nanogenerator (NCLS-TENG) that can effectively sense droplet stimuli without contact with droplets and convert them into electrical energy or corresponding electrical signals. Since there is no contact between the droplet and the dielectric, it can continuously and stably generate a signal output. To verify the feasibility of NCLS-TENG, we demonstrate the modified murphy’s dropper as a smart infusion monitoring system. The smart infusion monitoring system can effectively identify information such as the type, concentration, and frequency of droplets. NCLS-TENG show great potential in smart medical, smart wearable and other fields.

Vorheriger Artikel Vibrational, optical, and physical properties of yttrium oxide reinforced B2O3–ZnO–NaF–CoO glasses for optical applications

Nächster Artikel Tuning work function and surface-modified AZO films on FTO substrate to improve the efficiency of thin-film silicon solar cells

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

über 102.000 Bücher
über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

Automobil + Motoren
Bauwesen + Immobilien
Business IT + Informatik
Elektrotechnik + Elektronik
Energie + Nachhaltigkeit
Finance + Banking
Management + Führung
Marketing + Vertrieb
Maschinenbau + Werkstoffe
Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

über 67.000 Bücher
über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

Automobil + Motoren
Bauwesen + Immobilien
Business IT + Informatik
Elektrotechnik + Elektronik
Energie + Nachhaltigkeit
Maschinenbau + Werkstoffe

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

über 67.000 Bücher
über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

Bauwesen + Immobilien
Business IT + Informatik
Finance + Banking
Management + Führung
Marketing + Vertrieb
Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Jetzt informieren

S. Lee, J. Kim, H. Roh et al., Adv. Mater. 34, e2109545 (2022). https://doi.org/10.1002/adma.202109545CrossRef

Y. Xiong, Y. Shen, L. Tian et al., Nano energy 70, 104436 (2020). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104672CrossRef

B. Zhang, S. Zhang, W. Li et al., ACS Nano 15, 20278 (2021). https://doi.org/10.1021/acsnano.1c08417CrossRef

J. Zhang, H. Huang, G. Song et al., Biosens. Bioelectron. 202, 114003 (2022). https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114003CrossRef

J. Luo, F.R. Fan, T. Zhou, W. Tang, F. Xue, Z.L. Wang, Extreme Mech. Lett. 2, 28 (2015). https://doi.org/10.1016/j.eml.2015.01.008CrossRef

S. Xu, Y.W. Yeh, G. Poirier, M.C. McAlpine, R.A. Register, N. Yao, Nano Lett. 13, 2393 (2013). https://doi.org/10.1021/nl400169tCrossRef

W. Chen, X. Yan, J. Mater. Sci. Technol. 43, 175 (2020). https://doi.org/10.1016/j.jmst.2019.11.010CrossRef

H. Kim, S.W. Lee, H. Joh et al., ACS Appl. Mater. Interfaces 10, 1389 (2018). https://doi.org/10.1021/acsami.7b15566CrossRef

Q. Zhang, Y. Li, H. Cai et al., Adv. Mater. 33, 2105761 (2021). https://doi.org/10.1002/adma.202105761CrossRef

10.

W.-Z. Song, H.-J. Qiu, J. Zhang et al., Nano Energy 90, 106531 (2021). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106531CrossRef

11.

Y. Chen, X. Pu, M. Liu et al., ACS Nano 13, 8936 (2019). https://doi.org/10.1021/acsnano.9b02690CrossRef

12.

R.K. Cheedarala, M. Shahriar, J.H. Ahn, J.Y. Hwang, K.K. Ahn, Nano Energy 65, 104017 (2019). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104017CrossRef

13.

X. Wei, Z. Zhao, C. Zhang et al., ACS Nano 15, 13200 (2021). https://doi.org/10.1021/acsnano.1c02790CrossRef

14.

A. Matin Nazar, K.-J.I. Egbe, P. Jiao, Y. Wang, Y. Yang, APL Mater. 9, 091111 (2021). https://doi.org/10.1063/5.0064300CrossRef

15.

K. Barri, P. Jiao, Q. Zhang, J. Chen, Z.Lin Wang, AH Alavi, Nano Energy 86, 106074 (2021). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106074CrossRef

16.

Y. Xi, H. Guo, Y. Zi et al., Adv. Energy Mater. 7, 1602397 (2017). https://doi.org/10.1002/aenm.201602397CrossRef

17.

S. Hu, Z. Shi, R. Zheng et al., ACS Appl. Mater. Interfaces 12, 40021 (2020). https://doi.org/10.1021/acsami.0c10097CrossRef

18.

J. Chen, Z.L. Wang, Joule 1, 480 (2017). https://doi.org/10.1016/j.joule.2017.09.004CrossRef

19.

J. Chen, H. Guo, C. Hu, Z.L. Wang, Adv. Energy Mater. 10, 2000886 (2020). https://doi.org/10.1002/aenm.202000886CrossRef

20.

L. Long, W. Liu, Z. Wang et al., Nat. Commun. 12, 4689 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-25047-yCrossRef

21.

L. Liu, L. Zhou, C. Zhang et al., J. Mater. Chem. A 9, 21357 (2021). https://doi.org/10.1039/D1TA05694HCrossRef

22.

R. Wen, J. Guo, A. Yu, J. Zhai, Zl Wang, Adv. Funct. Mater. 29, 1807655 (2019). https://doi.org/10.1002/adfm.201807655CrossRef

23.

H.S. Kim, D.Y. Kim, J.H. Kwak et al., Nano Energy 56, 338 (2019). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.11.059CrossRef

24.

J.L. Cadnum, A.L. Jencson, H. Alhmidi, T.F. Zabarsky, CJ Donskey, Clin. Infect. Dis. 75, 2128 (2022). https://doi.org/10.1093/cid/ciac334CrossRef

25.

J.H. Lee, S. Kim, T.Y. Kim, U. Khan, S.-W. Kim, Nano Energy 58, 579 (2019). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.01.078CrossRef

26.

Q. Zhou, K. Lee, K.N. Kim et al., Nano Energy 57, 903 (2019). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.12.091CrossRef

27.

G.-Z. Li, G.-G. Wang, Y.-W. Cai et al., Nano Energy 75, 104918 (2020). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104918CrossRef

28.

B. Wang, Y. Wu, Y. Liu et al., ACS Appl. Mater. Interfaces 12, 31351 (2020). https://doi.org/10.1021/acsami.0c03843CrossRef

29.

H. Cho, J. Chung, G. Shin et al., Nano energy 56, 56 (2019). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.11.039CrossRef

30.

J. Ahn, Z.-J. Zhao, J. Choi et al., Nano Energy 85, 105978 (2021). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105978CrossRef

31.

F.-R. Fan, Z.-Q. Tian, Z.L. Wang, Nano energy 1, 328 (2012). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2012.01.004CrossRef

32.

H. Luo, G. Gu, W. Shang et al., Nano Energy 97, 107158 (2022). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107158CrossRef

33.

J. Xia, Z. Zheng, Y. Guo, Composites Part A 157, 106914 (2022). https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2022.106914CrossRef

34.

W. Zhang, G. Gu, W. Shang et al., Nano Energy 86, 106056 (2021). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106056CrossRef

35.

K. Zhao, W. Sun, X. Zhang et al., Nano Energy 91, 106649 (2022). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106649CrossRef

36.

Y. Suzuki, IEEJ Trans. Electr. Electron. Eng. 6, 101 (2011). https://doi.org/10.1002/tee.20631CrossRef

37.

Z.L. Wang, L. Lin, J. Chen, S. Niu, Y. Zi (2016) Triboelectr. Nanogener. https://doi.org/10.1007/978-3-319-40039-6_4CrossRef

38.

Y. Zou, V. Raveendran, J. Chen, Nano Energy 77, 105303 (2020). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105303CrossRef

39.

H. Yang, M. Wang, M. Deng et al., Nano Energy 56, 300 (2019). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2018.11.043CrossRef

40.

S. Jang, M. La, S. Cho et al., Nano Energy 70, 104541 (2020). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104541CrossRef

41.

J. Zhang, S. Lin, M. Zheng, Z.L. Wang, ACS Nano 15, 14830 (2021). https://doi.org/10.1021/acsnano.1c04903CrossRef

42.

J. Yin, X. Li, J. Yu, Z. Zhang, J. Zhou, W. Guo, Nat. Nanotechnol. 9, 378 (2014). https://doi.org/10.1038/nnano.2014.56CrossRef

43.

J. Nie, Z. Ren, L. Xu et al., Adv. Mater. 32, 1905696 (2020). https://doi.org/10.1002/adma.201905696CrossRef

44.

S. Lin, L. Xu, A.Chi Wang, Z.L. Wang, Nat. Commun. 11, 399 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-019-14278-9CrossRef

45.

S. Mandal, A. Bandopadhyay, S. Chakraborty, J. Fluid Mech. 809, 726 (2016). DOI:https://doi.org/10.1017/jfm.2016.677CrossRef

46.

V. Kwan, A. Malevanets, S. Consta, J. Phys. Chem. A 123, 9298 (2019). https://doi.org/10.1021/acs.jpca.9b03368CrossRef

Titel: Noncontact liquid–solid nanogenerators as self-powered droplet sensors
verfasst von: Yi Deng
Guihua Meng
Yanlong Tai
Zhiyong Liu
Publikationsdatum: 01.04.2023
Verlag: Springer US
Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 12/2023
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI: https://doi.org/10.1007/s10854-023-10389-8

Springer Professional

Abstract

Bitte loggen Sie sich ein, um Zugang zu Ihrer Lizenz zu erhalten.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Springer Professional "Technik"

Springer Professional "Wirtschaft"

Weitere Artikel der Ausgabe 12/2023

Modification of BaTiO3 for diversified applications by single Nd element substitution with wide doping range

Revived BBFTO double perovskite with improved dielectric properties for some possible device applications

Improved poisoning resistance of Cu-coated LaNiAl alloy prepared by magnetron-sputtering method

Noble metals (Ag & Pt)-doped BiVO4 nanoparticles as cathode materials for high-performance lithium-ion battery

Magnetic and microwave absorption properties of Co2+ and Zn2+ co-doped barium hexaferrite nanoparticles

Dielectric and energy storage properties of Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.90O3 ceramics with BaO–Na2O–Nb2O5–WO3–P2O5 glass addition