随着需要电能的设备数量不断增加，近年来开发了各种类型的摩擦纳米发电机（TENG），这是一种很有前途的能量收集技术。然而，传统TENG的机械柔韧性相对较低，因为传统TENG的每一层都由刚性材料组成。低机械灵活性以单向操作产生电能，并限制了TENG在各种应用中的利用。

韩国庆熙大学DaewonKim课题组开发了液态金属嵌入海绵型TENG（LMST）。液态金属和硅橡胶被用来制造具有特殊海绵形状的LMST，其固有地包括具有分散液态金属液滴的随机分布的孔。因此，LMST可以弯曲°并拉伸%，这表明LMST具有很大的柔韧性和拉伸性。尺寸为1.5cm×1.5cm×1.5cm的LMST产生nA的短路电流(ISC)和24V的开路电压(VOC)。此外，2.48W/m2的功率密度为通过简单地将导线插入LMST，无需任何用于制造电极的常规工艺，即可从所提出的LMST生成。有趣的是，只需将电线连接到LMS即可使用电力，通过增加连接到LMST的电线数量可以大大提高功率。此外，使用3D打印技术轻松设计各种形状的LMST，适用于广泛的应用。为了证明具有独特多孔结构的LMST的适用性，展示了三种类型的自供电传感器系统，它们是检测压力、旋转球的方向和实时检测电机故障。液态金属嵌入海绵结构摩擦纳米发电机装置的灵活优势，使我们能够将其适用性扩展到可在各种位置使用的无电池传感器。

图1：(a)LMS的制造过程示意图。(b)LMS的照片。(c-d)LMS的光学显微镜图像。图像中的黑点表示聚合物基质内的液滴。(e-h)LMS弯曲、扭曲、挤压和拉伸的照片。

图2：(a-b)多孔液态金属嵌入海绵型摩擦纳米发电机(LMST)中单个孔的发电过程示意图。(c)不同频率下机械马达驱动的LMST的开路电压和短路电流。(d)由不同力的机械电机驱动的LMST的开路电压和短路电流。

图3：(a)连接到LMS的不同数量电线的示意图。(b)由线数驱动的LMST的输出功率电流，以及连接到LMS的12根线的照片(c)LMST性能的稳定性和耐久性测试。(d)不同外部负载电阻下的电压、电流和(e)功率。

图4：(a)不同液态金属比的LMST的照片。(b)不同比例LMSTs的开路电压和短路电流。(c)不同形状的LMST的照片。(d)不同形状的LMST的开路电压和短路电流。(e)根据球形海绵(i)x轴、(ii)y轴和(iii)z轴方向上的压力的开路电压。

图5：(a)在压缩力下使用LMST点亮40个绿色LED，其中LMST的（插图）电路图以单电极模式连接。(b)传感器阵列中LMST的开路电压与像素位置的关系，带有4×3阵列触觉传感器的（插图）照片。(c)带有LMST探测器的棒球手套的照片。(d)球自旋检测器的示意图。(e)来自自旋检测器的输出电压信号，带有三个不同自旋状态的球。

图6：(a)带有LMS的电机故障检测器的实验装置。(b)LMST为正常和故障电机状态产生的开路电压。(c)电机振动产生的力，以及连接到柔性LMST时力的减少

作者使用简便的方法描述了LMST，它由galinstan、Ecoflex和糖颗粒组成。即使经过弯曲、扭曲或拉伸，LMST也可以恢复到原始状态，因为它具有多孔结构和Ecoflex的柔韧性。LMST采用1:2的液态金属和Ecoflex比率制造，与其他比率相比，其表现出最佳的生成输出。尺寸为1.5cm×1.5cm×1.5cm的LMST在N和3Hz工作频率下产生24V的开路电压和nA的短路电流。LMST在1GΩ负载电阻下产生2.48W/m2的功率密度，这表明开发的LMST可用作传感器的能源。当外力线性增加时，输出电压的增量表现出很大的线性。考虑到这一结果，LMST可以用作自供电力测量传感器。实验证实，它可以作为一个小型化的触觉传感器，具有独立的输出。制造的LMS产生的电能足以点亮40个绿色LED，只需插入铜线，无需任何外部电路。此外，LMST是灵活和可塑的。立方体形状的LMS的体积可以减少70%以上，并拉伸到其初始状态的%以上。LMST结构简单，可用于旋转球方向检测器。此外，TENG可以通过测量附着在海绵结构上的电机的振动来检测故障电机，同时吸收故障电机的冲击。以这种方式连接的LMS将故障电机的影响降低了98%。这些测试的结果表明，开发的LMST可应用于自供电物联网和人工智能系统以及传感器应用。

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