1成果简介
　　最近，基于三电纳米发电机（TENGs）的电子皮肤（E-skin）在智能运动领域展现出巨大潜力。然而，安装在人体上的 TENGs 设备通常在复杂的机械环境中面临挑战。本文，安徽医科大学 Jun Cai等研究人员在《CHEMNANOMAT》期刊发表名为“A Triboelectric Nanogenerator Based on TPU/MXene/Carbon for Heart Rate and Tai Chi Posture Monitoring”的论文，研究提出了一种柔性TPU/MXene/碳导电电极，并结合 PDMS 制备了三电纳米发电机（PT-TENG），以获取机械能。
　　此外，为了证明 PT-TENG 在智能运动中的应用，我们可以用它来监测太极运动时人体关节的姿势变化和心率。PT-TENG 的传递电荷量（Qsc）可达到 104.65 nC，优于使用传统金属铝箔制备 TENG 器件所产生的输出性能。在工作频率为 2 Hz 时，PT-TENG 可获得 132.34 μW 的最大输出功率。实验结果表明，安装在人体手指、手腕和膝盖上的 PT-TENG 能有效感知关节的弯曲角度，这对太极拳训练中动作姿势的评估非常有意义。这项研究为推动基于 TENG 设备的自供电电子皮肤在智能运动领域的应用提供了有效途径。
　　2图文导读 

　　图1、（A-D）TPU/MXene/碳膜的制造工艺。（e） PDMS@TPU/MXene/碳膜的结构图。（f） PT-TENG 装置的结构图。（g） TPU 纤维的 SEM 图像和 EDS 元素图。

　　图2、（A1、A2）条形 TPU/MXene/碳导电电极在弯曲和扭曲状态下的图片。（B1-B3）TPU/MXene/碳导电电极在拉伸状态下的图片。（c） MXene、TPU 和 TPU/MXene/碳导电膜的 XPS 光谱。（d） MXene 和 TPU/MXene/carbon 复合膜的 FT-IR 光谱。

　　图3、(a1、a2）采用热塑性聚氨酯/MXene/碳导电电极和铝电极的两种 TENG 的工作机制比较。采用 TPU/MXene/碳导电电极和铝电极的两种 TENG 的 (b) Voc、(c) Isc 和 (d) Qsc 的比较。

　　图4、多次弯曲循环后 PT-TENG 的（a）Voc 和（b）Isc。不同 MXene 含量的 PT-TENG 的（c）Voc 和（d）Isc。(e) 不同尺寸 PT-TENG 的图片。(f) 使用 PT-TENG 进行的心率测试。

　　图5、(a1-a3) 太极拳表演者的照片。(b) 安装在手腕上的 PT-TENG 的图片。(c) 安装在手腕上的 PT-TENG 输出信号。(d) 安装在手指上的 PT-TENG 输出信号。(e) PT-TENG 在低频和高频下的输出信号。安装在(f)手腕、(g)手指和(h)肘部的 PT-TENG 在不同弯曲角度下的线性输出特性。

　　图6、(a, b) PT-TENG 的输出电压、输出电流和功率。PT-TENG 在不同频率下的 (c) Voc、(d) Isc 和 (e) Qsc。(f) PT-TENG 在三种工作频率下对三个电容器（2 μF、4 μF 和 6 μF）充电的曲线。(g) PT-TENG 在 50000 个连续工作循环下的稳定性和持久性测试。(h) 由 PT-TENG 器件供电的20颗商用LED 的图片。
　　3小结
　　总之，柔性 PT-TENG 采用 TPU/MXene/碳导电电极，并与 PDMS 相结合，可采集机械能。此外，我们还可以利用 PT-TENG 监测太极拳运动中人体关节的姿势变化。PT-TENG 可以监测运动前后的人体心率。PT-TENG的Voc 和 Isc（尺寸：2厘米×3厘米）分别可达198.56V和10.74μA。PT-TENG的 Qsc 值为104.65nC，优于使用传统金属铝箔制备 TENG 器件所产生的输出性能。在工作频率为2Hz时，PT-TENG 可获得 132.34 μW 的最大输出功率。实验结果表明，安装在人体手指、手腕和膝盖上的 PT-TENG 能够有效感知关节的弯曲角度，这对于评估太极拳训练中的动作姿势非常有意义。
　　文献：