逆天！雨滴也能发电？

从古至今，雨水就一直滋润万物！

       ——雨滴发电！

近日北京科技大学张跃教授课题组制作了一种可穿戴的自清洗和自充电的电力系统（SPS），并且设计成一款电力雨衣，将水能转化为电能，持续地为发光二极管(LED)供电，实现了整个自供电系统。

    SPS由一种具有两憎性表面的液压摩擦电纳米发电机（H-TENG）和几个纤维状超级电容器（FSCs）组成。通过合成a-Fe2O3/reduced graphene oxide 复合材料作为FSCs的活性材料以实现其高效性。

如下图1a所示：SPS包含了两个主要部分，一个是聚四氟乙烯(PTFE)表面涂上两憎性涂层的H-TENG，另一个是四个嵌入式的FSCs。SPS的背面用聚二甲基硅氧烷(PDMS)包裹起来，防止水的渗透。SPS将水滴能量转化为电能，并将其储存在FSCs中。

图1 sps的结构和自洁性能

图1b显示一些液体在H-TENG涂层表面的液滴照片。水、矿物油、汽油液滴在表面呈球形，易于滚动，不易附着。图1c是H-TENG涂层表面微观结构的扫描电镜图像(SEM)。H-TENG的涂层表面由许多纳米级的颗粒和气孔组成，采用喷雾法制备。图1d所示,水,矿物油和汽油的接触角(CAs)分别是115.53°,114.64°,109.05°。

图1e,f所示，在初始状态下，照片显示H-TENG和PTFE表面均为白色。活性炭随机喷洒后，表面均被污染为黑色。清洗结束后，H-TENG表面活性炭被清洗掉，PTFE表面仍为黑色。在实际应用中，可以通过雨水或自来水达到清洗效果。

图3 FSCs活性材料的对比

通过制备FSCs有效地储存了H-TENG采集的能量，采用a-Fe2O3/RGO复合材料作为FSCs的活性物质。图3b是几种活性材料 (GO,RGO,a-Fe2O3,a-Fe2O3/RGO)的x射线衍射图（XRD）。为了验证a-Fe2O3/RGO是具有优势的FSCs的活性材料，如图3 c所示，通过比较不同活性材料/碳纤维（CF）(a-Fe2O3/RGO,a-Fe2O3,RGO,空白CF)的循环伏安曲线，收集的扫描速率100 mV s-1，可以看出a-Fe2O3/RGO复合材料比其他材料达到了更高的电容电流，显示了a-Fe2O3/RGOFSCs 优越的电化学性能。

综上所述，张跃教授课题组通过H-TENG和FSCs设计了可自清洗和自充电的电力系统(SPS)，并在实际的电力雨衣中实现应用。

论文标题：

IF: 19.791