Tribo-elektrische opwekking is een techniek voor het oogsten van energie die elektriciteit opwekt door inductie van tribo-elektrische effecten met behulp van afgedankte fysieke energie. Materialen die worden gebruikt voor tribo-elektrische generatoren (TEG) worden als positief of negatief geclassificeerd op basis van hun waarde van elektronenaffiniteit; negatieve materialen gebruiken in het algemeen op gefluoreerde koolstof gebaseerde polymeren. Nog, het grootste deel van het onderzoek voor het verbeteren van de TEG-prestaties richt zich voornamelijk op structurele verbeteringen van apparaten zoals de meerlaagse apparaatstructuren, tribo-elektriciteit testen in een vacuümconditie, en asymmetrisch apparaatontwerp in plaats van de ontwikkeling van nieuwe polymere materialen.

Gefluoreerde, op koolstof gebaseerde polymeren (d.w.z. PTFE) worden gebruikt als zeer negatieve tribo-elektrische materialen vanwege de hoge elektronenaffiniteit van hun halogenen, terwijl koolstofskeletten de tribo-elektrische prestatie beperken vanwege de lage elektronenaffiniteit van de koolstof. Hierin, wij introduceren, Voor de eerste keer, gefluoreerd polymeer op zwavelbasis als extreem negatief tribo-elektrisch materiaal voor verbetering van tribo-elektrische prestaties. Zwavel kan meer combineren met fluor dan koolstof, nog maximaal twee door een geëxpandeerd octet met lege d orbitaal. Het heeft ook de hoogste elektronenaffiniteit, behalve halogenen, goud en platina. Vandaar, wanneer zwavel wordt gebruikt als het ruggengraatelement in tribo-elektrische materialen, hogere tribo-elektrische prestaties kunnen worden verwacht dan van PTFE.

Op zwavel gebaseerde polymeren zijn thermoplastisch vertakte polymeren en maken dus een gemakkelijke thermische verwerkbaarheid mogelijk. Hier, polymere zwavel werd tot film gevormd en extreem negatieve gefluoreerde polymere zwavelfilm werd geproduceerd via oppervlaktefluorering. Deze op gele chemie gebaseerde polymere materialen bereikten een zesvoudige en drievoudige toename van de tribo-elektrische energie-output in spanning en stroom in vergelijking met PTFE, het huidige conventionele negatieve materiaal. Verder, de film van gefluoreerde polymere zwavel werd op grote schaal vervaardigd (4 inch wafelschaal) en kreeg een corona-ontladingsbehandeling om de negatieve oppervlaktelading verder te verrijken. Als resultaat, de gefluoreerde polymere zwavelfilm bereikte superieure vermogens van 1366 V en 18 μA onder de minimale kracht van ~ 30N.

De extreem negatieve tribo-elektrische materialen gebruikten zwavel, een bijproduct van aardolieraffinage dat jaarlijks wordt gegenereerd in het overschot van 7 miljoen ton. Het onderzoek biedt dus niet alleen een nieuwe optie voor tribo-elektrische materialen, maar ook een ontdekking van een goedkope en milieuvriendelijke bron voor commercialisering.