用于人体运动姿态监测基于IL@PDMS复合膜的摩擦电纳米发电机

摩擦电纳米发电机(TENG)在自供电可穿戴领域得到了广泛关注，通过材料修饰及制备工艺优化可实现对人体运动姿态的监测。研制了一种可用于人体运动姿态监测的TENG。一方面基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)引入高介电性离子液体(IL),制备了IL@PDMS复合膜作为摩擦层，有效提高了摩擦电输出性能；另一方面，基于光刻微电子机械系统(MEMS)工艺及模板转移技术对IL@PDMS复合膜表面进行金字塔微结构修饰，实现摩擦效应的增强。与纯PDMS膜相比，IL的引入可使摩擦电输出电流及输出电压分别提高近4倍和6倍；另外，表面微结构的修饰也使得输出电流及输出电压分别提升近1.5倍和0.7倍。此外，当工作10 000个周期后，摩擦电输出性能仍保持不变。实验表明，当将IL@PDMS-TENG贴附在手指上时，实现了对人体运动姿态的有效监测。该研究为可穿戴人体运动传感器提供了新的技术路径及应用前景。