基于纤维素纳米纤丝墨水的3D打印摩擦纳米发电机的研究

摘要

本研究利用纤维素纳米纤丝(CNF),通过直接书写打印机(DIW),实现摩擦纳米发电机(TENG)电极的绿色印刷制备。采用不同用量的甲基纤维素调节CNF墨水黏度,通过DIW印制CNF正极,经冷冻干燥制备CNF正极摩擦层;在基本性能表征的基础上,研究其打印层数对TENG输出性能的影响。经研究发现,添加甲基纤维素后,CNF墨水具有剪切变稀的性质,其中当甲基纤维素添加量为CNF水凝胶质量的5%时,更符合直接书写打印要求;退火后CNF正极内部形成更多且均匀的蜂窝状气孔;CNF正极结构稳定,压缩后没有发生明显坍塌变形;打印层数达到4层时,TENG输出性能达到最大值。以CNF正极制备的高孔隙率、正电性能好、绿色环保的摩擦纳米发电器件,具有一定发展前景。