中國科學院納米科學卓越中心、中國科學院北京納米能源與系統研究所和微納能源與傳感器北京市重點實驗室的研究人員開發了一種可穿戴的可持續能量收集-存儲混合自充電電力紡織品。該紡織品由同軸纖維狀聚乳酸/還原氧化石墨烯/聚吡咯（PLA-rGO-PPy）摩擦納米發電機（纖維-TENG）和同軸纖維狀超級電容器（纖維-SC）組成，可以在人體運動過程中收集低頻和不規則能量作為發電單元，并通過功能化負載濕紡氧化石墨烯纖維作為能量存儲單元。這種集成自充電動力紡織品具有重量輕、易于制備、便攜性和廣泛適用性，為可穿戴電子產品的可持續工作提供了有效途徑。

自充電動力紡織品的應用前景及示意圖

（a）包含能量收集、管理和存儲單元的自充電動力紡織品在可穿戴電子產品中的應用前景。(b)自充電電力紡織品的示意圖。(c) 將自充電電力紡織品制成布的照片。(d)同軸光纖-TENG示意圖。(e) 纖維 SC 的示意圖。

近年來，可穿戴電子產品多功能化、智能化已成為發展趨勢，如智能醫療監護系統、運動監測設備、智能顯示器和智能充電面料等與人類生活密切相關的內容。然而，可穿戴電子產品的開發和創新需要小型化、集成化、舒適性和便攜性。傳統的電池和超級電容器無法滿足紡織品所需的靈活性、舒適性和輕便性。因此，有必要開發一種便攜式、靈活、可穿戴、可持續的紡織電源。

摩擦納米發電機（TENG）是一種摩擦電與靜電感應耦合的能源技術，可以將各種不規則的機械能轉化為電能并成為可穿戴電子產品可持續供電的解決方案。同時，人體是一個始終處于運動狀態的動態系統，收集人體無序的低頻能量并將其存儲到集成紡織品中，為可穿戴電子設備供電具有重要意義。

(a) 照片顯示光纖 TENG 可以點亮 52 個商用綠色 LED。(b) 三個并聯光纖 SC 裝置的 GCD 曲線。(c)自充電動力紡織品中纖維-SC的連接方式。(d)包含光纖-TENG、整流器、光纖-SC和負載的自充電電力紡織系統的電路圖。(e) 將紡織品加工成可穿戴布料的照片。(f) 手動拍打纖維-TENG 織物的纖維-SC 的充電和工作曲線。插圖是一款由自充電電力織物供電的電子表。

在這項工作中，研究人員通過集成纖維狀TENG和同軸纖維狀超級電容器（纖維-SC）來實現自充電電力紡織品。纖維-TENG可以收集人體運動過程中的低頻和不規則能量，可以用作發電單元。另外，將濕法紡絲制備的氧化石墨烯纖維進行還原、功能化、負載MnO2和PPy制備纖維-SC。它是一種同軸結構單紗超級電容器，具有優異的穩定性和靈活性。同時，纖維-SC的單紗結構比雙纖維平行或絞合電極更穩定。它可以作為能量存儲單元編織在織物上，以便與其他能量收集系統集成。

纖維-TENG和纖維-SC是柔性同軸紗線結構，可以集成到紡織品中作為自充電動力紡織品，用于持續收集和儲存人體運動能量。該集成自充電動力紡織品可為電子手表提供動力，在未來為可穿戴電子產品提供可持續自充電能源方面具有巨大的應用前景。