Nghiên cứu và chế tạo vật liệu cấu trúc xốp 3d từ blend của poly(ethylene glycol) và poly(methyl methacrylate) ứng dụng cho máy phát điện nano ma sát

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA VÕ NGUYỄN QUỲNH NHƯ NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO VẬT LIỆU CẤU TRÚC XỐP 3D TỪ BLEND CỦA POLY(ETHYLENE GLYCOL) VÀ POLY(METHYL METHACRYLATE) ỨNG DỤNG CHO MÁY PHÁT ĐIỆN NANO MA SÁT Chuyên ngành: Kỹ Thuật Vật Liệu Mã số: 8520309 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2022 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG – HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS Bùi Văn Tiến Cán chấm nhận xét : TS La Thị Thái Hà Cán chấm nhận xét : PGS TS Nguyễn Đình Thành Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 29 tháng 12 năm 2022 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS TS Huỳnh Đại Phú – Chủ tịch Hội đồng TS La Thị Thái Hà – Phản biện PGS TS Nguyễn Đình Thành – Phản biện PGS TS Hà Thúc Chí Nhân – Ủy viên TS Phan Quốc Phú – Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU PGS TS Huỳnh Đại Phú PGS TS Huỳnh Đại Phú i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Võ Nguyễn Quỳnh Như MSHV : 1970664 Ngày, tháng, năm sinh: 15/12/1996 Nơi sinh: TPHCM Chuyên ngành: Kỹ Thuật Vật Liệu Mã số: 8520309 I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO VẬT LIỆU CẤU TRÚC XỐP 3D TỪ BLEND CỦA POLY(ETHYLENE GLYCOL) VÀ POLY(METHYL METHACRYLATE) ỨNG DỤNG CHO MÁY PHÁT ĐIỆN NANO MA SÁT (Fabrication of Poly(ethylene glycol) – Poly(methyl methacrylate) Blend with Spongylike Porous Structure for High Performance Triboelectric Nanogenerator) II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Chế tạo thành công màng blend cấu trúc xốp sponge từ PMMA PEG Thiết kế, chế tạo đánh giá khả phát điện thiết bị TENG dựa vật liệu cấu trúc xốp chế tạo Đồng thời, ứng dụng thiết bị TENG cấp nguồn cho thiết bị điện tử công suất nhỏ cảm biến tự cấp nguồn III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 05/09/2022 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 18/12/2022 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS BÙI VĂN TIẾN Tp HCM, ngày 18 tháng 12 năm 2022 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TS Bùi Văn Tiến TS La Thị Thái Hà TRƯỞNG KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU PGS TS Huỳnh Đại Phú ii LỜI CẢM ƠN Kính thưa Quý Thầy Cô! Luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Vật liệu Polyme với đề tài : “NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO VẬT LIỆU CẤU TRÚC XỐP 3D TỪ BLEND CỦA POLY(ETHYLENE GLYCOL) VÀ POLY(METHYL METHACRYLATE) ỨNG DỤNG CHO MÁY PHÁT ĐIỆN NANO MA SÁT” hoàn thành nhờ vào kiến thức, kỹ tích luỹ hướng dẫn hỗ trợ Thầy Cô, anh chị, bạn bè trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG Tp.HCM Em xin phép gửi tới người lời cảm ơn chân thành Em xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cơ Khoa Cơng Nghệ Vật Liệu tận tình giảng dạy, trang bị cho em kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt thời gian học tập Đó tảng vững để giúp em thực đề tài nghiên cứu Em xin gửi lời cảm ơn chân thành biết ơn sâu sắc đến TS Bùi Văn Tiến, người Thầy đồng hành hướng dẫn em hồn thiện luận văn Khơng hỗ trợ tạo điều kiện sở vật chất thực nghiệm, Thầy chia sẻ kiến thức kinh nghiệm quý báu lĩnh vực liên quan để em hình dung thực đề tài nghiên cứu cách tốt Em xin gửi lời cảm ơn đến bạn Lê Thị Thu Hà, anh chị em/ bạn bè nhóm nghiên cứu NaINM Lab anh chị khoa Công Nghệ Vật Liệu hỗ trợ em nhiều trình nghiên cứu triển khai thực nghiệm, đồng thời cho em thêm nhiều động lực niềm vui để kiên trì hồn thành mục tiêu Cuối cùng, cố gắng hồn thành đề tài tốt có thể, kiến thức kỹ cịn có nhiều hạn chế, luận văn em không tránh khỏi sai sót Em mong nhận nhận xét, góp ý tận tình bảo từ Q Thầy Cơ để chỉnh sửa hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Học viên thực hiện: Võ Nguyễn Quỳnh Như iii TÓM TẮT Năng lượng tái tạo ngày quan tâm toàn giới lo ngại việc cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch, nhiễm mơi trường khủng hoảng lượng Máy phát điện nano ma sát (TENG) biết đến công nghệ tiềm giúp chuyển hóa lượng học thành lượng điện, kỳ vọng giải pháp cung cấp lượng xanh thay cho nguồn lượng truyền thống TENG có ưu điểm chế tạo đơn giản, đa dạng lựa chọn vật liệu chế tạo, linh hoạt sử dụng Tuy nhiên, vấn đề hiệu phát điện đầu khả tương thích sinh học TENG cần tiếp tục nghiên cứu, cải thiện để mở rộng phạm vi ứng dụng TENG thực tế, đặc biệt lĩnh vực theo dõi chăm sóc sức khỏe Đề tài nghiên cứu chế tạo vật liệu xốp 3D từ blend poly(methyl methacrylate) poly(ethylene glycol) gia cường điện cực lưới đồng (PEG/PMMA@Cu mesh hybrid) phương pháp phân pha dung môi bay hơi, ứng dụng làm vật liệu ma sát điện tích hợp với điện cực dùng chế tạo TENG Cấu trúc xốp vật liệu ma sát điều khiển cách thay đổi nồng độ dung dịch polyme, tỷ lệ PEG/PMMA khối lượng phân tử (Mw) PEG Bên cạnh đó, PEG - polyme ưa nước có xu hướng bao phủ bên vật liệu PMMA giúp tăng cường hiệu ma sát điện, tính tương thích sinh học khả thống khí mồ vật liệu ứng dụng cho TENG thiết bị theo dõi chăm sóc sức khỏe di động đeo Thiết bị TENG sử dụng vật liệu lai PEG/PMMA@Cu mesh đóng vai trị vật liệu ma sát điện dương vật liệu PDMS với bề mặt có cấu trúc lồi (convex-PDMS) đóng vai trị vật liệu ma sát điện âm tạo mật độ công suất phát điện 1.00 mW/cm2, cao gấp lần so với sử dụng màng phẳng PMMA, tương ứng với điện VOC lên đến 292 V cường độ dòng điện ISC lên đến 94 A Quan trọng hơn, thiết bị TENG đa chức phát triển nghiên cứu thể tiềm ứng dụng cao việc cấp nguồn cho thiết bị điện tử di động công suất nhỏ, cảm biến theo dõi sức khỏe, đồng thời có khả chắn sóng điện từ, giúp hạn chế tác hại xạ điện từ đến môi trường sức khỏe người iv ABSTRACT Renewable energy is growing in interest worldwide due to concerns about the depletion of fossil fuels, environmental pollution and the energy crisis Triboelectric Nanogenerator (TENG) is known as one of the potential technologies to help convert mechanical energy into electrical energy, which is expected to be a new green energy supply alternative to traditional energy sources TENG has advantages such as simple manufacturing, diversity in the selection of fabrication materials, flexibility in use However, the issue of output power generation efficiency as well as biocompatibility of TENG needs to continue to be researched and improved to be able to expand the scope of TENG's application in practice, especially in the field of monitoring and health care Research and fabrication of 3D porous materials from blends of poly(methyl methacrylate) and poly(ethylene glycol) reinforced by copper mesh electrode (PEG/PMMA@Cu mesh hybrid) by Solvent Evaporation Induced Phase Separation, application as an electrical friction material integrated with electrodes used in TENG fabrication The porous structure of the friction material is controllable by varying the polymer solution concentration, PEG/PMMA ratio and molecular weight (MW) of PEG In addition, PEG - a hydrophilic polymer that will tend to cover the outside of the PMMA material - enhances the material's electrical friction efficiency, biocompatibility, and sweat-retention breathability when applied to TENG in wearable mobile health care and monitoring devices TENG equipment using PEG/PMMA@Cu mesh hybrid material serves as a positive electrical friction material and PDMS material with convex structure surface (convex-PDMS) serves as a negative electrical friction material that can produce a power density of 1.00 mW/cm2, times higher than when using PMMA flat film, corresponding to a VOC voltage of up to 292 V and an ISC current intensity of up to 94 A More importantly, the multifunctional TENG device developed in this study has shown high potential for application in powering small-capacity mobile electronics, health monitoring sensors, and also has the ability to block electromagnetic waves, helping to limit the harmful effects of electromagnetic radiation on the environment and human health v LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình luận văn riêng thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận trình bày luận văn trung thực không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu (nếu có) thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo rõ ràng quy định Tác giả luận văn Võ Nguyễn Quỳnh Như vi MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv MỤC LỤC vi DANH MỤC HÌNH ẢNH .x DANH MỤC BẢNG BIỂU xv TỪ VIẾT TẮT VÀ Ý NGHĨA xvi KÝ HIỆU TOÁN HỌC, ĐẠI LƯỢNG VẬT LÝ xvii ĐẶT VẤN ĐỀ .1 Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu giới nước .3 1.2 Đề xuất nghiên cứu 1.2.1 Tính cấp thiết nghiên cứu 1.2.2 Tính mức độ tác động nghiên cứu 1.2.3 Tính khả thi nghiên cứu 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Nội dung phương pháp nghiên cứu .8 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 2.1 Máy phát điện nano ma sát 11 2.1.1 Giới thiệu .11 2.1.2 Các chế độ hoạt động TENG 12 2.1.3 Các phương pháp cải thiện hiệu đầu TENG .17 vii 2.1.4 Lựa chọn vật liệu sử dụng chế tạo TENG 20 2.2 Vật liệu polyme xốp (Porous Polymer Material) .27 2.2.1 Giới thiệu vật liệu polyme xốp 27 2.2.2 Ứng dụng vật liệu polyme xốp vào chế tạo TENG .29 2.2.3 Chế tạo màng xốp phương pháp phân pha 30 2.2.4 Phương pháp phân pha gây dung môi bay (SIPS) 34 Chương 3: THỰC NGHIỆM 37 3.1 Hoá chất, nguyên liệu, thiết bị 37 3.1.1 Hoá chất, nguyên liệu 37 3.1.2 Thiết bị 38 3.2 Quy trình thực nghiệm .39 3.2.1 Chế tạo vật liệu cấu trúc xốp PEG/PMMA lưới đồng nanowire woven mesh – PEG/PMMA@Cu mesh 39 3.2.2 Chế tạo vật liệu PDMS cấu trúc lồi (convex-PDMS) 40 3.2.3 Chế tạo máy phát điện nano ma sát – TENG 41 3.3 Phương pháp đo phân tích 41 3.3.1 Kính hiển vi điện tử quét (SEM) 41 3.3.2 Đo tính chất điện 42 3.3.3 Hệ thống quang phổ hồng ngoại FTIR 42 3.3.4 Đo mức độ phản xạ xạ điện từ 42 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .43 4.1 Chế tạo màng xốp blend PEG/PMMA 44 4.1.1 Cấu tạo màng xốp blend PEG/PMMA 44 4.1.2 Cấu trúc màng xốp blend PEG/PMMA 46 4.1.2.1 Ảnh hưởng nồng độ polyme đến cấu trúc xốp .48 viii 4.1.2.2 Ảnh hưởng khối lượng phân tử Mw PEG đến cấu trúc xốp .50 4.1.2.3 Ảnh hưởng tỉ lệ PMMA:PEG đến cấu trúc xốp .55 4.1.2.4 Điều khiển cấu trúc màng xốp PEG/PMMA 59 4.2 Chế tạo màng convex-PDMS 60 4.3 Chế tạo máy phát điện nano ma sát dựa màng xốp blend PEG/PMMA 61 4.3.1 Cơ chế hoạt động 61 4.3.2 Khảo sát khả phát điện màng xốp blend PEG/PMMA 63 4.3.2.1 Ảnh hưởng khối lượng phân tử Mw PEG đến khả phát điện màng xốp blend PEG/PMMA .63 4.3.2.2 Ảnh hưởng tỉ lệ PMMA:PEG đến khả phát điện màng xốp blend PEG/PMMA 66 4.3.2.3 Ảnh hưởng cấu trúc bề mặt xốp đến khả phát điện màng xốp blend PEG/PMMA .69 4.3.2.4 Ảnh hưởng tần số đến khả phát điện màng xốp blend PEG/PMMA 70 4.3.2.5 Ảnh hưởng độ ẩm đến khả phát điện màng xốp blend PEG/PMMA 71 4.3.3 Hiệu phát điện độ bền thiết bị TENG 73 4.3.3.1 Hiệu phát điện thiết bị TENG 73 4.3.3.2 Độ bền thiết bị TENG 75 4.4 Ứng dụng máy phát điện nano ma sát dựa màng xốp blend PEG/PMMA 77 4.4.1 Ứng dụng cấp nguồn cho thiết bị điện tử công suất nhỏ 77 4.4.2 Ứng dụng cảm biến tự cấp nguồn .80 4.4.3 Ứng dụng chắn sóng điện từ (EMI Shielding) 86 88 Dựa nguyên tắc trên, hiệu che chắn thiết bị chắn sóng điện từ (EMI Shielding) đánh giá dựa mức độ phản xạ sóng điện từ mức độ hấp thụ sóng điện từ thiết bị Mức độ phản xạ hấp thụ sóng điện từ phụ thuộc phần lớn vào khả dẫn điện vật liệu sử dụng làm EMI Shielding [72] Hình 4.44: Khả phản xạ sóng điện từ thiết bị EMI – TENG nghiên cứu vật liệu vải dệt thơng thường Hình 4.44 cho thấy khả phản xạ sóng điện từ có tần số – GHz thiết bị EMI – TENG nghiên cứu So sánh với vật liệu vải dệt thông thường, thiết bị EMI – TENG có mức độ phản xạ sóng điện từ lớn, khả che chắn sóng điện từ thiết bị cao so với vật liệu vải Nguyên nhân EMI – TENG có khả dẫn điện tốt so với vải dệt, nhờ vào việc sử dụng vật liệu đồng làm điện cực tích hợp điện mơi TENG Các nghiên cứu lĩnh vực vật liệu có khả chắn sóng điện từ đa số lựa chọn vật liệu kim loại làm đối tượng nghiên cứu, nguyên nhân kim loại có khả dẫn điện cao [73] Bên cạnh đó, cấu trúc xốp PEG/PMMA@Cu-mesh góp phần làm tăng khả dẫn điện thiết bị EMI – TENG, từ làm tăng hiệu che chắn xạ điện từ thiết bị Đã có nhiều nghiên cứu liên quan đến vận dụng vật liệu xốp làm vật liệu che chắn xạ điện từ [74] Kết cho thấy tính khả thi việc tích hợp TENG sử dụng vật liệu xốp PEG/PMMA@Cu mesh thiết bị EMI Shielding Việc kết hợp mở hướng nghiên cứu cho lĩnh vực EMI Shielding, chế tạo thiết bị gọn nhẹ, đơn giản, có khả đeo được, đa nhiệm, tự cấp nguồn 89 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Dựa mục tiêu chung mà đề tài nghiên cứu đặt từ đầu chế tạo thành công màng cấu trúc xốp 3D blend PEG/PMMA điện cực lưới đồng ứng dụng máy phát điện nano ma sát hiệu cao, thực tế đề tài thực thành công: - Chế tạo thành công vật liệu lai cấu trúc xốp liên tục (sponge-porous structure) hỗn hợp PEG/PMMA điện cực lưới đồng phương pháp phân pha dung môi bay - Dựa phân tích hình ảnh ngoại quan hình ảnh SEM, thấy cấu trúc xốp tạo thành đồng toàn bề mặt mẫu - Cấu trúc xốp vật liệu blend PEG/PMMA@Cu mesh điều chỉnh cách thay đổi thông số chế tạo bao gồm: nồng độ polyme, tỉ lệ PMMA:PEG khối lượng phân tử Mw PEG Độ xốp blend giảm dần tăng nồng độ dung dịch polyme Kích thước lỗ xốp tăng dần tăng giá trị Mw tỉ lệ PMMA:PEG Độ đồng kích thước lỗ xốp thay đổi theo Mw tỉ lệ PMMA:PEG Kết cho thấy nồng độ polyme thích hợp để chế tạo màng xốp có độ xốp tương đối cao đồng 40 mg/ml - Thiết bị TENG thiết kế chế tạo thành công từ vật liệu cấu trúc xốp PEG/PMMA@Cu mesh hoạt động theo chế độ tiếp xúc – tách rời - Ảnh hưởng thông số chế tạo màng xốp (tỉ lệ PMMA:PEG khối lượng phân tử Mw PEG) đến khả phát điện TENG khảo sát hệ thống Kết thu cho thấy rằng, màng blend 4K PEG5 có khả tăng cường hiệu phát điện TENG - Thiết bị TENG ứng dụng để thu hồi lượng học (5 Hz) cấp nguồn cho thiết bị điện tử công suất nhỏ thắp sáng tối thiểu 200 đèn LED, cấp nguồn cho cảm biến nhiệt độ hoạt động bình thường khoảng thời gian tối thiểu 50 giây 90 - Ngoài ra, thiết bị TENG hoạt động cảm biến đeo (self-powered wearable sensor), thu lượng từ chuyển động thể phận hơng, khuỷu tay, gót chân, đầu gối q trình – chạy chậm – chạy nhanh chuyển thành tín hiệu điện, tiềm ứng dụng hệ thống theo dõi sức khỏe (IoT healthcare sensor) - Đặc biệt, thiết bị TENG tích hợp làm thiết bị chắn sóng điện từ EMI shielding–TENG Dựa vào kết đo mức độ phản xạ xạ điện từ, thiết bị EMI shielding–TENG nghiên cứu có hiệu che chắn sóng điện từ tốt so với vải dệt thơng thường 5.2 Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu hồn thiện quy trình sản xuất vật liệu blend PEG/PMMA cấu trúc xốp quy mô lớn Nghiên cứu thương mại cảm biến theo dõi sức khỏe đa chức dựa vật liệu blend PEG/PMMA cấu trúc xốp Mở rộng ứng dụng vật liệu blend PEG/PMMA cấu trúc xốp cho lĩnh vực khác như: màng lọc, màng phân tách dầu nước, giá nuôi cấy tế bào… 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] S Chu and A Majumdar, "Opportunities and challenges for a sustainable energy future," Nature, vol 488, pp 294–303, 2012 [2] Y Yang, L Lin, Y Zhang, Q Jing, T C Hou, and Z L Wang, "Self-Powered Magnetic Sensor Based on a Triboelectric Nanogenerator," ACS Nano, vol 6, no 11, pp 10378 – 10383, 2012 [3] L Zhou, D Liu, J Wang, and Z L Wang, "Triboelectric nanogenerators: Fundamental physics and potential applications," Friction vol 8, pp 481–506, 2020 [4] J Luo and Z L Wang, "Recent progress of triboelectric nanogenerators: From fundamental theory to practical applications " EcoMat., vol 2, no 4, pp 1-22, 2020 [5] Q Shi, T He, and C Lee, "More than energy harvesting – Combining triboelectric nanogenerator and flexible electronics technology for enabling novel micro-/nano-systems," Nano Energy, vol 57, pp 851-871, 2019 [6] M Ibrahim, J Jiang, Z Wen, and X Sun, "Surface Engineering for Enhanced Triboelectric Nanogenerator," Nanoenergy Advances, vol 1, pp 58-80, 2021 [7] F R Fan, Z Q Tian, and Z L Wang, "Flexible triboelectric generator," Nano Energy, vol 1, no 2, pp 328-334, 2012 [8] L Zhao et al., "A size-unlimited surface microstructure modification method for achieving high performance triboelectric nanogenerator," Nano Energy, vol 28, pp 172-178, 2016 [9] S H Shin, Y H Kwon, Y H Kim, J Y Jung, M H Lee, and J Nah, "Triboelectric Charging Sequence Induced by Surface Functionalization as a Method To Fabricate High Performance Triboelectric Generators," ACS Nano, vol 9, no 4, pp 4621–4627, 2015 [10] S Wang et al., "Maximum Surface Charge Density for Triboelectric Nanogenerators Achieved by Ionized-Air Injection: Methodology and Theoretical Understanding," Advanced Materials, vol 26, no 39, pp 6720-6728, 2014 [11] Z L Wang, "Triboelectric nanogenerators as new energy technology and selfpowered sensors – Principles, problems and perspectives," Faraday Discussions, vol 176, pp 447-458, 2014 [12] Q Zhou et al., "Integrated dielectric-electrode layer for triboelectric nanogenerator based on Cu nanowire-Mesh hybrid electrode," Nano Energy, vol 59, pp 120-128, 2019 [13] J Wang et al., "All-Plastic-Materials Based Self-Charging Power System Composed of Triboelectric Nanogenerators and Supercapacitors," Advanced Funtional Materials, vol 26, no 7, pp 1070-1076, 2016 92 [14] V T Bui, J H Oh, J N Kim, Q Zhou, D P Huynh, and I K Oh, "Nest-inspired nanosponge-Cu woven mesh hybrid for ultrastable and high-power triboelectric nanogenerator," Nano Energy, vol 71, p 104561, 2020 [15] T H Le, U K G Mai, D P Huynh, H T Nguyen, A T Luu, and V T Bui, "Surfactant-free GO-PLA nanocomposite with honeycomb patterned surface for high power antagonistic bio-triboelectric nanogenerator," Journal of Science: Advanced Materials and Devices, vol 7, no 1, 2022 [16] N M Chau et al., "Surface patterning of GO‐S/ PLA nanocomposite with the assistance of an ionic surfactant for high‐performance triboelectric nanogenerator," International Journal of Energy Research, vol 45, no 14, pp 20047-20056, 2021 [17] R D I G Dharmasena and S R P Silva, "Towards optimized triboelectric nanogenerators," Nano Energy, vol 62, pp 530-549, 2019 [18] C Wu, A C Wang, W Ding, H Guo, and Z L Wang, "Triboelectric Nanogenerator: A Foundation of the Energy for the New Era," Advanced Energy Materials, vol 9, no 1, 2018 [19] G Zhu et al., "Triboelectric-Generator-Driven Pulse Electrodeposition for Micropatterning," Nano Letters, vol 12, no 9, pp 4960–4965, 2012 [20] S Niu and Z L Wang, "Theoretical systems of triboelectric nanogenerators," Nano Energy, vol 14, pp 161-192, 2015 [21] R Zhang and H Olin, "Material choices for triboelectric nanogenerators: A critical review," EcoMat., vol 2, pp 1-13, 2020 [22] F R Fan, L Lin, G Zhu, W Wu, R Zhang, and Z L Wang, "Transparent Triboelectric Nanogenerators and Self-Powered Pressure Sensors Based on Micropatterned Plastic Films," Nano Letters, vol 12, no 6, pp 3109–3114, 2012 [23] Y Zhou, W Deng, J Xu, and J Chen, "Engineering Materials at the Nanoscale for Triboelectric Nanogenerators," Cells Report Physical Science, vol 1, no 8, p 100142, 2020 [24] C Park et al., "Surface-Conformal Triboelectric Nanopores via Supramolecular Ternary Polymer Assembly," ACS Nano, vol 14, no 1, pp 755–766, 2020 [25] S Chun et al., "High-Output and Bending-Tolerant Triboelectric Nanogenerator Based on an Interlocked Array of Surface-Functionalized Indium Tin Oxide Nanohelixes," ACS Energy Letters, vol 4, no 7, pp 1748–1754, 2019 [26] S K Karan, S Maiti, J K Kim, and B B Khatua, "Chapter 10 - An approach to designing smart future electronics using nature-driven biopiezoelectric/triboelectric nanogenerators," in Sustainable Materials for Next Generation Energy Devices: Challenges and Opportunities: Elsevier, 2021, pp 251-282 [27] J Li, N A Shepelin, P C Sherrell, and A V Ellis, "Poly(dimethylsiloxane) for Triboelectricity: From Mechanisms to Practical Strategies," Chemistry of Materials, vol 33, no 12, pp 4304–4327, 2021 93 [28] V T Bui et al., "Treefrog Toe Pad-Inspired Micropatterning for High-Power Triboelectric Nanogenerator," Advanced Funtional Materials, vol 29, no 28, p 1901638, 2019 [29] T Busolo et al., "Surface potential tailoring of PMMA fibers by electrospinning for enhanced triboelectric performance," Nano Energy, vol 57, pp 500-506, 2019 [30] G Jian, Q Meng, Y Jiao, F Meng, Y Cao, and M Wu, "Enhanced Performances of Triboelectric Nanogenerator by Filling Hierarchical FlowerLike TiO2 Particles into Polymethyl Methacrylate Film," Nanoscale, vol 12, pp 14160-14170, 2020 [31] A A D'souza and R Shegokar, "Polyethylene glycol (PEG): A versatile polymer for pharmaceutical applications," Expert Opinion on Drug Delivery vol 13, no 9, pp 1257-1275, 2016 [32] N Alcantar, E Aydil, and J N Israelachvili, "Polyethylene glycol-coated biocompatible surfaces," Journal of Biomedical Materials Research, vol 51, no 3, pp 343-351, 2000 [33] M D Hayat et al., "A novel PEG/PMMA based binder composition for voidfree metal injection moulding of Ti components," Powder Technology, vol 382, pp 431-440, 2021 [34] A Sarı, C Alkan, A Karaipekli, and O Uzun, "Poly(ethylene glycol)/poly(methyl methacrylate) blends as novel form-stable phase-change materials for thermal energy storage," Journal of Applied Polymer Science, vol 116, no 2, pp 929-933, 2009 [35] X Zhang, "Overview of Triboelectric Nanogenerators," in Flexible and Stretchable Triboelectric Nanogenerator Devices: Toward Self-powered Systems, M Han, X Zhang, and H Zhang, Eds.: Wiley, 2019, pp 3-18 [36] I Dharmasena et al., "Triboelectric nanogenerators: providing a fundamental framework," Energy & Environment Science, vol 10, no 8, pp 1801-1811, 2017 [37] D Wu, F Xu, B Sun, R Fu, H He, and K Matyjaszewski, "Design and preparation of porous polymers," Chem Rev, vol 112, pp 3959-4015, 2012 [38] T Liu and G Liu, "Porous Organic Materials offer vast future opportunities," Nature Communications, vol 11, p 4984, 2020 [39] M Radjabian and V Abetz, "Advanced porous polymer membranes from selfassembling block copolymers," Progress in Polymer Science, vol 102, p 101219, 2020 [40] D Yoo et al., "Increased Interfacial Area between Dielectric Layer and Electrode of Triboelectric Nanogenerator toward Robustness and Boosted Energy Output," Nanomaterials, vol 9, no 1, 2019 [41] M Lu and Z M Xiao, "Mechanical Properties of Porous Materials," Journal of Porous Materials, vol 6, pp 359–368, 1999 94 [42] J Park, K H Kim, and M Seo, "Hyper-cross-linked polymers with controlled multiscale porosity via polymerization-induced microphase separation within high internal phase emulsion," Chemical Communications, vol 54, no 57, pp 7908-7911, 2018 [43] S Oh, V H Nguyen, V T Bui, S Nam, M Mahato, and I K Oh, "Intertwined Nanosponge Solid-State Polymer Electrolyte for Rollable and Foldable LithiumIon Batteries," ACS Applied Materials & Interfaces, vol 12, no 10, pp 11657– 11668, 2020 [44] W Lu, Z Yuan, Y Zhao, H Zhang, H Zhang, and X Li, "Porous membranes in secondary battery technologies," Chemical Society Reviews, vol 46, no 8, pp 2199-2236, 2017 [45] J Zhao, G Luo, J Wu, and H Xia, "Preparation of Microporous Silicone Rubber Membrane with Tunable Pore Size via Solvent Evaporation-Induced Phase Separation," ACS Applied Materials & Interfaces, vol 5, p 2040−2046, 2013 [46] R E Kesting, "Phase Inversion Membranes," in Materials Science of Synthetic Membranes, D R Lloyd, Ed.: American Chemical Society, 1985, pp 131-164 [47] X M Tan and D Rodrigue, "A Review on Porous Polymeric Membrane Preparation Part I: Production Techniques witholysulfone and Poly (Vinylidene Fluoride)," Polymers, vol 11, p 1160, 2019 [48] V T Bui, H S Lee, J H Choi, and H S Choi, "Highly ordered and robust honeycomb films with tunable pore sizes fabricated via UV crosslinking after applying improved phase separation," Polymer, vol 74, pp 46-53, 2015 [49] S Jabeen, S Gul, B Muhammad, and M Farooq, "An Innovative Approach to the Synthesis of PMMA/PEG/Nanobifiller Filled Nanocomposites with Enhanced Mechanical and Thermal Properties," Polymer-Plastics Technology and Engineering, vol 58, no 4, pp 427-442, 2019 [50] R K Arya, "Drying Induced Phase Separation in Multicomponent Polymeric Coatings – Simulation Study," International Journal of Scientific & Technology Research, vol 1, no 4, pp 48-53, 2012 [51] R Pervin, P Ghosh, and M G Basavaraj, "Tailoring pore distribution in polymer films via evaporation induced phase separation," RSC Advanced, vol 9, pp 15593–15605, 2019 [52] A Venault et al., "Low-biofouling membranes prepared by liquid-induced phase separation of the PVDF/polystyrene-b-poly (ethylene glycol) methacrylate blend," Journal of Membrane Science, vol 450, pp 340-350, 2014 [53] S Wang et al., "Constructing asymmetric membranes via surface segregation for efficient carbon capture," Journal of Membrane Science, vol 500, pp 25-32, 2016 [54] J F Hester and A M Mayes, "Design and performance of foul-resistant poly(vinylidene fluoride) membranes prepared in a single-step by surface segregation," Journal of Membrane Science, vol 202, pp 119–135, 2002 95 [55] B.Chakrabarty, A.K.Ghoshal, and M.K.Purkait, "Effect of molecular weight of PEG on membrane morphology and transport properties," Journal of Membrane Science, vol 309, no 1-2, pp 209-221, 2008 [56] J H Kim and K H Lee, "Effect of PEG additive on membrane formation by phase inversion," Journal of Membrane Science, vol 138, no 2, pp 153-163, 1998 [57] G R Guillen, Y Pan, M Li, and E M V Hoek, "Preparation and Characterization of Membranes Formed by Nonsolvent Induced Phase Separation: A Review," Industrial & Engineering Chemistry Research, vol 50, pp 3798–3817, 2011 [58] Y Liu, G H Koops, and H Strathmann, "Characterization of morphology controlled polyethersulfone hollow fiber membranes by the addition of polyethylene glycol to the dope and bore liquid solution," Journal of Membrane Science, vol 223, no 1-2, pp 187-199, 2003 [59] Z Bai et al., "An Eco-friendly Porous Nanocomposite Fabric-Based Triboelectric Nanogenerator for Efficient Energy Harvesting and Motion Sensing," ACS Applied Materials & Interfaces, vol 12, p 42880−42890, 2020 [60] C H Kim, D W Kim, and K Y Cho, "The influence of PEG molecular weight on the structural changes of corn starch in a starch/PEG blend," Polymer Bulletin, vol 63, pp 91–99, 2009 [61] X He et al., "Flexible and transparent triboelectric nanogenerator based on high performance well-ordered porous PDMS dielectric film," Nano Research, vol 9, pp 3714–3724, 2016 [62] S Niu et al., "Theoretical study of contact-mode triboelectric nanogenerators as an effective power source," Energy & Environment Science, vol 6, no 12, pp 3576-3583, 2013 [63] X S Zhang et al., "Frequency-Multiplication High-Output Triboelectric Nanogenerator for Sustainably Powering Biomedical Microsystems," Nano Letters, vol 13, p 1168−1172, 2013 [64] K Y Lee et al., "Hydrophobic Sponge Structure-Based Triboelectric Nanogenerator," Advanced Materials, vol 26, no 29, pp 5037-5042, 2014 [65] Q Zhou et al., "High humidity - and contamination-resistant triboelectric nanogenerator with superhydrophobic interface," Nano Energy, vol 57, pp 903910, 2019 [66] Z Lin et al., "Large-Scale and Washable Smart Textiles Based on Triboelectric Nanogenerator Arrays for Self-Powered Sleeping Monitoring," Advanced Funtional Materials, vol 28, 2018 [67] Y Ma et al., "Self-powered, one-stop, and multifunctional implantable triboelectric active sensor for real-time biomedical monitoring," Nano Letters, vol 16, no 10, pp 6042–6051, 2016 96 [68] S Khalid, I Raouf, A Khan, N Kim, and H S Kim, "A Review of HumanPowered Energy Harvesting for Smart Electronics: Recent Progress and Challenges," International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology, vol 6, pp 821–851, 2019 [69] S Cho et al., "Universal biomechanical energy harvesting from joint movements using a direction-switchable triboelectric nanogenerator," Nano Energy, vol 71, 2020 [70] J Selvarathinam and A Anpalagan, "Energy Harvesting From the Human Body for Biomedical Applications," IEEE Potentials, vol 35, no 6, pp 6-12, 2016 [71] Q Zhang et al., "Electromagnetic Shielding Hybrid Nanogenerator for Health Monitoring and Protection," Advanced Funtional Materials, vol 28, no 1, 2018 [72] J Cheng et al., "Recent Advances in Design Strategies and Multifunctionality of Flexible Electromagnetic Interference Shielding Materials," Nano-Micro Letters, vol 14, 2022 [73] D D L Chung, "Electromagnetic interference shielding effectiveness of carbon materials," Carbon, vol 39, pp 279–285, 2001 [74] A K Singh, A Shishkin, T Koppel, and N Gupta, "Porous materials for EMI shielding," in Materials for Potential EMI Shielding Applications: Processing, Properties and Current Trends R W Kuruvilla Joseph, Gejo George, Ed.: Elsevier, 2020, pp 287-314 97 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phổ IR PEG Phụ lục 2: Phổ IR PMMA 98 Phụ lục 3: Phổ IR 4K PEG10 99 Phụ lục 4: Kết đo điện VOC mẫu tần số 5Hz 100 Phụ lục 5: Kết đo cường độ dòng điện ISC mẫu tần số 5Hz 101 Phụ lục 6: Bảng kết đo U-I theo R, tính cơng suất Resistance ()  106  106  106  106  106  106  106  106  106  107  107  107  107  107  107  107  107  107  108  108  108  108  108  108  108  108  108  109 Voltage VOC Current ISC (V) (A) 20 49.92 38 45.76 48 44.72 58 42.64 64 41.6 70 39.52 76 37.44 82 36.4 86 35.36 88 32.24 106 26 116 19.76 120 17.68 120 15.6 126 13.52 126 10.4 128 10.4 128 10.4 128 9.36 128 9.36 128 9.36 128 9.36 128 9.36 128 9.36 128 9.36 128 9.36 128 9.36 128 9.36 Power Power Density (mW) (mW/cm2) 0.4 0.064 0.722 0.11552 0.768 0.12288 0.841 0.13456 0.8192 0.131072 0.816666667 0.130666667 0.825142857 0.132022857 0.8405 0.13448 0.821777778 0.131484444 0.7744 0.123904 0.5618 0.089888 0.448533333 0.071765333 0.36 0.0576 0.288 0.04608 0.2646 0.042336 0.2268 0.036288 0.2048 0.032768 0.182044444 0.029127111 0.16384 0.0262144 0.08192 0.0131072 0.054613333 0.008738133 0.04096 0.0065536 0.032768 0.00524288 0.027306667 0.004369067 0.023405714 0.003744914 0.02048 0.0032768 0.018204444 0.002912711 0.016384 0.00262144 102 PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên: Võ Nguyễn Quỳnh Như Ngày, tháng, năm sinh: 15/12/1996 Nơi sinh: TP.HCM Địa liên lạc: số Lơ Q đường Hồng Minh Đạo, phường 5, quận 8, TPHCM QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO a Đại học 2014 – 2018: Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM Ngành học: Kỹ thuật Vật liệu Loại hình đào tạo: Chính quy Xếp loại tốt nghiệp: Khá b Sau Đại học 2019 – 2023: Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM Ngành học: Kỹ thuật Vật liệu Loại hình đào tạo: Thạc sĩ ứng dụng Q TRÌNH CƠNG TÁC 2018 – 2022: Công ty TNHH TChem Việt Nam – Nhân viên Kinh doanh