基于凝胶辅助的摩擦电传感器阵列的设计，用于实现自供电无线压力监测与紧急警报系统

《IEEE Sensors Journal》：Conducting Gel-Assisted Triboelectric Sensor Array for Self-Powered Wireless Pressure Distribution and Emergency Alert System

通过开发高导电性PVA/AgNO3导电凝胶作为介电层，有效提升了TENG的性能，并成功应用在自供电压力传感器阵列中，实现了压力分布的实时可视化与紧急警报功能。

　　

摘要：

摩擦电纳米发电机（TENGs）是一种将机械能转换为电能的有前景且可持续的解决方案，同时也可用于能量收集和传感应用。然而，TENG器件本身存在电导率较低的问题，这限制了尽管它们能够产生高电压，但介电摩擦电层的输出电流。为了解决这些挑战，本研究开发了一种高性能的聚乙烯醇/硝酸银（PVA/AgNO3）导电凝胶，这种凝胶具有柔韧性、可拉伸性，可作为TENG结构中的正电极中间介电层，以促进电荷的有效生成和传输。合成的PVA/AgNO3导电凝胶表现出优异的电导率、拉伸强度和压缩强度，分别为32.8 S/m、0.5 MPa和0.6 MPa。此外，该导电凝胶被用于制造摩擦电纳米发电机（CG-TENG），其输出电压为27.6 V，电流密度响应达到0.4 μA/cm2，比未经改性的参考TENG高出三倍。CG-TENG在1 kΩ负载电阻下能够高效地产生最大功率密度为0.16 mW/cm2。另外，还利用CG-TENG制作了一个自供电的压力传感器阵列原型，该原型实现了空间分辨的压力传感功能，每个像素在受到机械刺激时都会产生不同的电信号。该原型能够在OLED显示屏上成功显示紧急警报信息，并通过图形用户界面（GUI）无线可视化压力传感和分布情况。