[논문]아세틸 트라이뷰틸 구연산 가소제를 이용한 PVC 겔 기반 마찰전기 나노발전기 개발

박도혜; 박효식; 이주혁

doi:10.4313/jkem.2023.36.1.15

아세틸 트라이뷰틸 구연산 가소제를 이용한 PVC 겔 기반 마찰전기 나노발전기 개발
Plasticized Poly(Vinyl Chloride)-Acetyl Tributyl Citrate Gels Based Triboelectric Nanogenerator 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.36 no.1, 2023년, pp.93 - 97

박도혜 (대구경북과학기술원 기초학부) , 박효식 (대구경북과학기술원 에너지공학과) , 이주혁 (대구경북과학기술원 기초학부)

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A triboelectric nanogenerator (TENG) is a device that converts mechanical energy into electrical energy, and has been considered as a substitute for continuous power supply due to its high performance, simple structure and eco-friendliness. Recently, it is important to develop a TENG using a non-toxic material in order to use it as a power source for wearable, attachable, and body-embeddable electronics. Here, we developed a human friendly TENG using polyvinyl chloride (PVC) gel containing acetyl tributyl citrate (ATBC), a non-toxic plasticizer. PVC gels were fabricated using various ratios of PVC and ATBC, and optimized by investigating dielectric properties, surface potential, output performance, and durability. The PVC gel based TENG generates output signals of 73 V and 4.3 μA, i.e., a 5-fold enhancement in the output power compared to pristine PVC-based TENG. In addition, the PVC gel can be stretched over 500% of strain. This study is expected to be helpful in the future development of non-toxic wearable TENG.

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그림 Fig. 1. (a) PVC ATBC gel chemical structure and (b) PVC gel synthesis method.
그림 Fig. 2. (a) Structure of the triboelectric nanogenerator in vertical contact-separation mode, (b) working mechanism of triboelectric nanogenerator, (c) output current by the ratio of PVC and ATBC, (d) output voltage by the ratio of PVC and ATBC, and (e) triboelectric series relative to the synthesized PVC gel.
그림 Fig. 3. (a) Electrical resistivity of PVC gel by the ratio of PVC and ATBC and (b) dielectric constant of PVC gel by the ratio of PVC and ATBC.
그림 Fig. 4. (a) Photo image of mechanical property characterization of PVC gel using UTM and (b) stress-strain curves of PVC gel by the ratio of PVC and ATBC.

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