본 논문은 트리보전기 나노발전기(triboelectric nanogenerators, TENGs)에서 표면 트리보전기 전하 소산(surface triboelectric charge dissipation)과 MXene 층의 자기 재적층(self‐restacking) 문제를 해결하기 위한 새로운 삽입(intercalation) 접근법을 제안한다. 제안된 전략은 표면 전하의 손실을 방지하고 MXene의 구조적 안정성을 향상시킴으로써 TENG의 성능을 현저히 개선한다. 먼저, 특정 치수의 개질 실리카 나노구(silica nanospheres, MSNs)를 합성한 후 MXene 층 사이에 이들을 삽입한다. 이는 재적층 문제를 해결할 뿐만 아니라 층간 거리를 크게 증가시키고 MXene의 표면적을 증대시킨다. 효과적인 전하 저장 부위로 작용하는 MSNs는 표면 전하 밀도를 유의하게 향상시키는 한편, 높은 유전율(high dielectric permittivity)은 분극(polarization)을 통해 유전율(dielectric constant)을 조절하는 상승적(synergistic) 효과를 유발한다. 궁극적으로, 제안된 MSN-삽입 MXene 기반 TENG은 2 wt.%의 MSN-삽입 MXene 농도에서 우수한 출력 성능(출력 전압 ≈461 V, 출력 전류 ≈19 µA, 최대 피크 전력 밀도 ≈691.2 µW cm −2 )을 나타낸다. 본 연구는 에너지 수확을 위한 TENG에서 트리보음전하성(tribonegative) 및 전하 저장 층의 구조 설계를 위한 새로운 경로를 제시한다.

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