MXene-PDMS制备摩擦纳米发电机的阴极保护研究

【作者】 徐慧； 南有博； 普佳艳； 段继周； 侯保荣； 王秀通；

【机构】 中国科学院海洋研究所海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室； 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋腐蚀与防护开放工作室； 中国科学院海洋大科学研究中心； 中国科学院大学；

【摘要】 目前,将摩擦纳米发电技术应用于阴极保护已经成为具有吸引力的新一代电化学腐蚀防护技术。1通常来说,提高摩擦发电输出能力的手段包括结构设计和增大摩擦材料的极性。MXene由于具有得电子能力强的终端(-O,-OH和-F),电负性负于PDMS。因此使用MXene掺杂PDMS,可以有效提高PDMS的电性能。本研究制备了厚度均匀PDMS薄膜,将PDMS一面喷涂MXene并与Cu电极接触,然后固定到亚克力板和泡沫胶带上;摩擦电极选用Al箔,使用亚克力板和泡沫胶带固定;摩擦层和电极材料之间用弹簧连接,制成器件MP-TENG。按照上述步骤使用未喷涂MXene的PDMS制成器件PP-TENG。通过扫描电镜、X射线衍射和激光共聚焦表征了MXene粉末和薄膜表面的形貌;使用示波器测试TENG的开路电压,使用静电计测量短路电流和短路电荷,使用CHI760E电化学工作站测试304SS在3.5wt.%NaCl中的开路电位;使用简易电机作为驱动源,控制频率和幅度,并使用COMSOL进行仿真。在简易电机(10Hz)的驱动下,使用示波器测试输出发现,器件PP-TENG的输出电压为600V,喷涂MXene后,输出电压增加到900V;OCP显示PP-TENG可以使304SS的电位从-0.12V降到-0.44V,在三个循环后,304SS的电压稳定在-0.39V;OCP曲线显示MP-TENG可以使304SS的电位从-0.12V降到-0.43V,在三个循环后,304SS的电压稳定在-0.41V。结果证实了喷涂MXene后的PDMS对304SS具有更好的阴极保护防护效果。更多还原