可穿戴复合式能量收集器呈现出为可穿戴电子设备供电的巨大潜力，因为它们规避了单一能量收集器的不连续能源供给问题，能够同步或互补的利用更多能量来源。摩擦纳米发电机(TENGs)与生物燃料电池(BFCs)的复合具有广阔的应用前景，然而，有两个主要的挑战。首先，两种能量收集器的输出严重不匹配，目前优化能量管理设计尚未被研究报道。其次，以前报道的可穿戴复合式能量收集器件大多基于平面结构，缺乏透气性，不仅影响佩戴舒适性而且可能诱发皮肤疾病。

  有鉴于此，中山大学衣芳教授课题组与清华大学王晓峰课题组合作，开发了一种具有良好透气性和舒适性的织物型柔性可穿戴复合式能量收集器(BWHEH)，它由织物型摩擦纳米发电机(T-TENG)和纤维型生物燃料电池(F-BFCs)编织而成。为匹配和优化二者的输出特性，专门设计了能量管理电路，可将输出功率放大~46.1倍，显著降低了有效内部阻抗，提高了常见可穿戴负载条件下的功率输出。详细介绍了TENG-BFC复合的能量管理原理。BWHEH自供电能量管理系统可以通过收集人体运动能和人体汗液能为常见便携式电子设备持续供电。这项工作为能量收集提供了新的途径，并为大功率复合式能量收集器提供了基础指导。相关研究成果以“A breathable and woven hybrid energy harvester with optimized power management for sustainably powering electronics”为题发表在最新一期《Nano Energy》上。

图1. BWHEH的设计和概念

图2. T-TENG的工作原理及性能表征

图3. F-BFC的工作原理及性能表征

  为匹配T-TENG大电压、小交流电和F-BFC小电压、直流电的输出特性，使两股电输出得到最大化的利用，设计了一个专门的能量管理电路(PMC)。

图5. BWHEH自供电能源系统应用演示

  原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285523002732

  衣芳教授课题组介绍：

  衣芳教授于2018年8月至今在中山大学材料科学与工程学院工作。课题组研究工作涉及柔性能源和传感方向，研究柔性能源转化和存储，柔性传感材料和器件等。课题组现诚聘博士后和专职科研人员，有意者请发简历至衣芳教授邮箱。招聘详情可见网址https://mse.sysu.edu.cn/article/563。