A highly flexible solid-state supercapacitor was fabricated through a simple flame synthesis method and electrochemical deposition process based on a carbon nanoparticles/MnO2 nanorods hybrid structure using polyvinyl alcohol/H3PO4 electrolyte. Carbon fabric is used as a current collector and electrode (mechanical support), leading to a simplified, highly flexible, and lightweight architecture. The device exhibited good electrochemical performance with an energy density of 4.8 Wh/kg at a power density of 14 kW/kg, and a demonstration of a practical device is also presented, highlighting the path for its enormous potential in energy management.

We study the process ee+ e- → π+ π- J/ψ at a center-of-mass energy of 4.260 GeV using a 525 pb(-1) data sample collected with the BESIII detector operating at the Beijing Electron Positron Collider. The Born cross section is measured to be (62.9±1.9±3.7) pb, consistent with the production of the Y(4260). We observe a structure at around 3.9 GeV/c2 in the π(±)J/ψ mass spectrum, which we refer to as the Z(c)(3900). If interpreted as a new particle, it is unusual in that it carries an electric charge and couples to charmonium. A fit to the π(±)J/ψ invariant mass spectrum, neglecting interference, results in a mass of (3899.0±3.6±4.9) MeV/c2 and a width of (46±10±20) MeV. Its production ratio is measured to be R = (σ(e+ e- → π(±)Z(c)(3900)(∓) → π+ π- J/ψ)/σ(e+ e- → π+ π- J/ψ)) = (21.5±3.3±7.5)%. In all measurements the first errors are statistical and the second are systematic.

A hybridized self-powered textile for simultaneously collecting solar energy and random body motion energy was demonstrated.

We report human skin based triboelectric nanogenerators (TENG) that can either harvest biomechanical energy or be utilized as a self-powered tactile sensor system for touch pad technology. We constructed a TENG utilizing the contact/separation between an area of human skin and a polydimethylsiloxane (PDMS) film with a surface of micropyramid structures, which was attached to an ITO electrode that was grounded across a loading resistor. The fabricated TENG delivers an open-circuit voltage up to -1000 V, a short-circuit current density of 8 mA/m(2), and a power density of 500 mW/m(2) on a load of 100 MΩ, which can be used to directly drive tens of green light-emitting diodes. The working mechanism of the TENG is based on the charge transfer between the ITO electrode and ground via modulating the separation distance between the tribo-charged skin patch and PDMS film. Furthermore, the TENG has been used in designing an independently addressed matrix for tracking the location and pressure of human touch. The fabricated matrix has demonstrated its self-powered and high-resolution tactile sensing capabilities by recording the output voltage signals as a mapping figure, where the detection sensitivity of the pressure is about 0.29 ± 0.02 V/kPa and each pixel can have a size of 3 mm × 3 mm. The TENGs may have potential applications in human-machine interfacing, micro/nano-electromechanical systems, and touch pad technology.

Electromagnetic generators (EMGs) and triboelectric nanogenerators (TENGs) are the two most powerful approaches for harvesting ambient mechanical energy, but the effectiveness of each depends on the triggering frequency. Here, after systematically comparing the performances of EMGs and TENGs under low-frequency motion (<5 Hz), we demonstrated that the output performance of EMGs is proportional to the square of the frequency, while that of TENGs is approximately in proportion to the frequency. Therefore, the TENG has a much better performance than that of the EMG at low frequency (typically 0.1–3 Hz). Importantly, the extremely small output voltage of the EMG at low frequency makes it almost inapplicable to drive any electronic unit that requires a certain threshold voltage (∼0.2–4 V), so that most of the harvested energy is wasted. In contrast, a TENG has an output voltage that is usually high enough (>10–100 V) and independent of frequency so that most of the generated power can be effectively used to power the devices. Furthermore, a TENG also has advantages of light weight, low cost, and easy scale up through advanced structure designs. All these merits verify the possible killer application of a TENG for harvesting energy at low frequency from motions such as human motions for powering small electronics and possibly ocean waves for large-scale blue energy.

A self-powered triboelectric auditory sensor is designed for human-robot interactions.

Understanding of the triboelectric charge accumulation from the view of materials plays a critical role in enhancing the output performance of triboelectric nanogenerator (TENG). In this paper, we have designed a feasible approach to modify the tribo-material of TENG by filling it with high permittivity nanoparticles and forming pores. The influence of dielectricity and porosity on the output performance is discussed experimentally and theoretically, which indicates that both the surface charge density and the charge transfer quantity have a close relationship with the relative permittivity and porosity of the tribo-material. A high output performance TENG based on a composite sponge PDMS film (CS-TENG) is fabricated by optimizing both the dielectric properties and the porosity of the tribo-material. With the combination of the enhancement of permittivity and production of pores in the PDMS film, the charge density of ∼19 nC cm–2, open-circuit voltage of 338 V, and power density of 6.47 W m–2 are obtained at working frequency of 2.5 Hz with the optimized film consisting of 10% SrTiO3 nanoparticles (∼100 nm in size) and 15% pores in volume, which gives over 5-fold power enhancement compared with the nanogenerator based on the pure PDMS film. This work gives a better understanding of the triboelectricity produced by the TENG from the view of materials and provides a new and effective way to enhance the performance of TENG from the material itself, not just its surface modification.

Mechnosensational human-machine interfaces (HMIs) can greatly extend communication channels between human and external devices in a natural way. The mechnosensational HMIs based on biopotential signals have been developing slowly owing to the low signal-to-noise ratio and poor stability. In eye motions, the corneal-retinal potential caused by hyperpolarization and depolarization is very weak. However, the mechanical micromotion of the skin around the corners of eyes has never been considered as a good trigger signal source. We report a novel triboelectric nanogenerator (TENG)-based micromotion sensor enabled by the coupling of triboelectricity and electrostatic induction. By using an indium tin oxide electrode and two opposite tribomaterials, the proposed flexible and transparent sensor is capable of effectively capturing eye blink motion with a super-high signal level (~750 mV) compared with the traditional electrooculogram approach (~1 mV). The sensor is fixed on a pair of glasses and applied in two real-time mechnosensational HMIs-the smart home control system and the wireless hands-free typing system with advantages of super-high sensitivity, stability, easy operation, and low cost. This TENG-based micromotion sensor is distinct and unique in its fundamental mechanism, which provides a novel design concept for intelligent sensor technique and shows great potential application in mechnosensational HMIs.

Aqueous rechargeable zinc ion batteries (ARZIBs) is considered one of the most compelling candidates for grid-scale energy storage owing to their cost effectiveness, good safety, eco-friendliness, high output voltage, and high capacity. However, their practical applications are still largely limited by the undesirable cyclability and high-rate capability. Here, we report a discovery that using a small amount (2 vol%) of diethyl ether (Et2O) as the electrolyte additive could largely improve the performance of Zn–MnO2 batteries. The addition of Et2O yielded the first cycle coulombic efficiency of 95.6% at 50 mA/g, a high capacity of 115.9 mAh/g at 5 A/g and 97.7% retention of initial capacity after 4000 cycles, demonstrating an outstanding rate capability and cycling performance among the reported Mn-based zinc ions batteries in mild electrolyte. Ex-situ characterizations revealed that appropriate amount of Et2O molecules could effectively suppress the formation of Zn dendrites on Zn anode, which is the main mechanism for cyclability improvements.

Performance of triboelectric nanogenerators is limited by low and unstable charge density on tribo-layers. An external-charge pumping method was recently developed and presents a promising and efficient strategy towards high-output triboelectric nanogenerators. However, integratibility and charge accumulation efficiency of the system is rather low. Inspired by the historical development of electromagnetic generators, here, we propose and realize a self-charge excitation triboelectric nanogenerator system towards high and stable output in analogy to the principle of traditional magnetic excitation generators. By rational design of the voltage-multiplying circuits, the completed external and self-charge excitation modes with stable and tailorable output over 1.25 mC m-2 in contact-separation mode have been realized in ambient condition. The realization of the charge excitation system in this work may provide a promising strategy for achieving high-output triboelectric nanogenerators towards practical applications.