中国科学院纳米科学卓越中心、中国科学院北京纳米能源与系统研究所和微纳能源与传感器北京市重点实验室的研究人员开发了一种可穿戴的可持续能量收集-存储混合自充电电力纺织品。该纺织品由同轴纤维状聚乳酸/还原氧化石墨烯/聚吡咯（PLA-rGO-PPy）摩擦纳米发电机（纤维-TENG）和同轴纤维状超级电容器（纤维-SC）组成，可以在人体运动过程中收集低频和不规则能量作为发电单元，并通过功能化负载湿纺氧化石墨烯纤维作为能量存储单元。这种集成自充电动力纺织品具有重量轻、易于制备、便携性和广泛适用性，为可穿戴电子产品的可持续工作提供了有效途径。
自充电动力纺织品的应用前景及示意图
（a）包含能量收集、管理和存储单元的自充电动力纺织品在可穿戴电子产品中的应用前景。(b)自充电电力纺织品的示意图。(c) 将自充电电力纺织品制成布的照片。(d)同轴光纤-TENG示意图。(e) 纤维 SC 的示意图。
近年来，可穿戴电子产品多功能化、智能化已成为发展趋势，如智能医疗监护系统、运动监测设备、智能显示器和智能充电面料等与人类生活密切相关的内容。然而，可穿戴电子产品的开发和创新需要小型化、集成化、舒适性和便携性。传统的电池和超级电容器无法满足纺织品所需的灵活性、舒适性和轻便性。因此，有必要开发一种便携式、灵活、可穿戴、可持续的纺织电源。
摩擦纳米发电机（TENG）是一种摩擦电与静电感应耦合的能源技术，可以将各种不规则的机械能转化为电能并成为可穿戴电子产品可持续供电的解决方案。同时，人体是一个始终处于运动状态的动态系统，收集人体无序的低频能量并将其存储到集成纺织品中，为可穿戴电子设备供电具有重要意义。
(a) 照片显示光纤 TENG 可以点亮 52 个商用绿色 LED。(b) 三个并联光纤 SC 装置的 GCD 曲线。(c)自充电动力纺织品中纤维-SC的连接方式。(d)包含光纤-TENG、整流器、光纤-SC和负载的自充电电力纺织系统的电路图。(e) 将纺织品加工成可穿戴布料的照片。(f) 手动拍打纤维-TENG 织物的纤维-SC 的充电和工作曲线。插图是一款由自充电电力织物供电的电子表。
在这项工作中，研究人员通过集成纤维状TENG和同轴纤维状超级电容器（纤维-SC）来实现自充电电力纺织品。纤维-TENG可以收集人体运动过程中的低频和不规则能量，可以用作发电单元。另外，将湿法纺丝制备的氧化石墨烯纤维进行还原、功能化、负载MnO2和PPy制备纤维-SC。它是一种同轴结构单纱超级电容器，具有优异的稳定性和灵活性。同时，纤维-SC的单纱结构比双纤维平行或绞合电极更稳定。它可以作为能量存储单元编织在织物上，以便与其他能量收集系统集成。
纤维-TENG和纤维-SC是柔性同轴纱线结构，可以集成到纺织品中作为自充电动力纺织品，用于持续收集和储存人体运动能量。该集成自充电动力纺织品可为电子手表提供动力，在未来为可穿戴电子产品提供可持续自充电能源方面具有巨大的应用前景。
