Исследователи из Корейского научно-исследовательского института химической технологии и Корейского университета технологий и образования предложили способ получать волокнистый материал для трибоэлектрических наногенераторов одним напылением, без высоковольтного оборудования. Статья опубликована 5 сентября 2026 года в журнале Advanced Composites and Hybrid Materials.

Как два полимера превращаются в слой, который собирает заряд

Команда распыляла смесь двух полимеров: фторсодержащего P(VDF-TrFE), который легко участвует в образовании электрического заряда, и силиконового полидиметилсилоксана, или PDMS, способного удерживать этот заряд. Когда растворитель быстро испаряется, смесь сама разделяется по глубине слоя. Снаружи оказывается больше PDMS, а внутри концентрируется P(VDF-TrFE).

Граница между ними получается не резкой, как у оболочки вокруг сердцевины, а размытой: состав меняется постепенно. Внутренняя часть помогает генерировать заряд, внешняя уменьшает его утечку. Одновременно напыление формирует сеть волокон с большой площадью контакта. Заряд возникает при соприкосновении и разделении разных материалов, примерно как статическое электричество на расчёске после волос. Трибоэлектрический наногенератор, или TENG, превращает такие механические движения в электрический сигнал.

В обычном электроспиннинге тонкие полимерные волокна формируют в сильном электрическом поле. Авторы сообщают, что при новом процессе распыление и быстрое высыхание частично ориентируют цепочки P(VDF-TrFE), поэтому отдельная высоковольтная стадия не нужна. Подробного описания всей экспериментальной методики и данных о промышленном масштабировании в доступных материалах нет.

Оптимизированный материал показал напряжение холостого хода 290 В, ток короткого замыкания 7,5 мкА и максимальную плотность мощности 1,23 Вт/м². Устройство сохраняло стабильный выход после 30 000 циклов контакта и разделения. Эти числа относятся к испытанному образцу, а не к любой ткани или готовой одежде.

Исследователи также проверили материал в демонстрационных системах для распознавания рукописных букв и умного дверного замка. В замке использовали клавиатуру из 12 датчиков TENG, собранных в схему 3 × 4 и подключённых к микроконтроллеру Arduino Mega. Нажатие клавиши создавало сигнал, по которому система различала ввод пароля.

Представим условную сенсорную панель: человек нажимает на одну кнопку, и два разных полимерных слоя слегка сближаются и расходятся. Это движение разделяет электрические заряды, а контроллер считывает характерный импульс. Если повторить последовательность нажатий, система может распознать код. Такая схема объясняет работу прототипа, но сама по себе не означает, что напылённый материал уже способен питать полноценную электронику или выдерживать повседневную носку.

Результаты описаны в статье с DOI 10.1007/s42114-026-02068-z. Для подготовки обзора по теме авторы и студенты могут использовать услугу подготовки научных статей, но опубликованные измерения и выводы требуют отдельной проверки по первоисточнику.

Схема образования градиентного волокнистого слоя и получения электрического сигнала при механическом контакте

Фото: Francesco Ungaro / Pexels