The triboelectric nanogenerator (TENG) has been proved as a simple, reliable, cost-effective, and efficient means to harvest ambient mechanical energy in a normal environment, although its performance evaluation under the room temperature is still lacking. Here, we systematically looked into the reliance of triboelectric nanogenerators output on the ambient temperature spanning from 77 K to 320 K. Employed the most commonly used Polytetrafluoroethylene (PTFE) and aluminum as two contact materials, both the output voltage and current show a tendency of increase with decreasing temperature. Applicability of triboelectric nanogenerator over a wide range of temperature was confirmed from 77 K to 320 K. And, an output enhancement of 79.3% was experimentally obtained at the temperature of 77 K compared to that at a temperature of 300 K. However, a reverse tendency was observed for the TiO2 nanotubes/PTFE and Al coated TiO2 nanotubes/PTFE based triboelectric nanogenerators. This work can contribute not only to the design and packaging of triboelectric devices to operate at extreme environmental temperatures but also to the fundamental understanding of the mechanism of triboelectric effect.

1.
G.
Zhu
,
Y. S.
Zhou
,
P.
Bai
,
X.
Meng
,
Q.
Jing
,
J.
Chen
, and
Z. L.
Wang
,
Adv. Mater.
26
,
3788
(
2014
).
2.
P.
Bai
,
G.
Zhu
,
Z. H.
Lin
,
Q.
Jing
,
J.
Chen
,
G.
Zhang
,
J.
Ma
, and
Z. L.
Wang
,
ACS Nano
7
,
3713
(
2013
).
3.
Y.
Yang
,
H. L.
Zhang
,
Z. H.
Lin
,
Y.
Liu
,
J.
Chen
,
Z.
Lin
,
Y.
Zhou
,
C. P.
Wong
, and
Z. L.
Wang
,
Energy Environ. Sci.
6
,
2429
(
2013
).
4.
Y. J.
Su
,
Y.
Yang
,
X. D.
Zhong
,
H. L.
Zhang
,
Z. M.
Wu
,
Y. D.
Jiang
, and
Z. L.
Wang
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
6
,
553
(
2014
).
5.
Y. J.
Su
,
Y.
Yang
,
H. L.
Zhang
,
Y. N.
Xie
,
Z. M.
Wu
,
Y. D.
Jiang
,
N.
Fukata
,
Y.
Bando
, and
Z. L.
Wang
,
Nanotechnology
24
,
295401
(
2013
).
6.
G.
Zhu
,
J.
Chen
,
T. J.
Zhang
,
Q. S.
Jing
, and
Z. L.
Wang
,
Nat. Commun.
5
,
3426
(
2014
).
7.
W. Q.
Yang
,
J.
Chen
,
Q. S.
Jing
,
J.
Yang
,
X. N.
Wen
,
Y. J.
Su
,
G.
Zhu
,
P.
Bai
, and
Z. L.
Wang
,
Adv. Funct. Mater.
24
,
4090
(
2014
).
8.
J.
Yang
,
J.
Chen
,
Y.
Yang
,
H. L.
Zhang
,
W. Q.
Yang
,
P.
Bai
,
Y. J.
Su
, and
Z. L.
Wang
,
Adv. Energy Mater.
4
,
1301322
(
2014
).
9.
J.
Chen
,
G.
Zhu
,
W. Q.
Yang
,
Q. S.
Jing
,
P.
Bai
,
Y.
Yang
,
T. C.
Hou
, and
Z. L.
Wang
,
Adv. Mater.
25
,
6094
(
2013
).
10.
J.
Yang
,
Y. M.
Wen
,
P.
Li
,
X. H.
Yue
,
Q. M.
Yu
, and
X. L.
Bai
,
Appl. Phys. Lett.
103
,
243903
(
2013
).
11.
J.
Yang
,
X. H.
Yue
,
Y. M.
Wen
,
P.
Li
,
Q. M.
Yu
, and
X. L.
Bai
,
Sens. Actuators, A
205
,
47
(
2014
).
12.
W. Q.
Yang
,
J.
Chen
,
G.
Zhu
,
X. N.
Wen
,
P.
Bai
,
Y. J.
Su
,
Y.
Lin
, and
Z. L.
Wang
,
Nano Res.
6
,
880
(
2013
).
13.
H. L.
Zhang
,
Y.
Yang
,
X. D.
Zhong
,
Y. J.
Su
,
Y. S.
Zhou
,
C. G.
Hu
, and
Z. L.
Wang
,
ACS Nano
8
,
680
(
2014
).
14.
J.
Yang
,
J.
Chen
,
Y.
Liu
,
W. Q.
Yang
,
Y. J.
Su
, and
Z. L.
Wang
,
ACS Nano
8
,
2649
(
2014
).
15.
Y.
Yang
,
G.
Zhu
,
H. L.
Zhang
,
J.
Chen
,
X. D.
Zhong
,
Z. H.
Lin
,
Y. J.
Su
,
P.
Bai
,
X. N.
Wen
, and
Z. L.
Wang
,
ACS Nano
7
,
9461
(
2013
).
16.
G.
Zhu
,
J.
Chen
,
Y.
Liu
,
P.
Bai
,
Y.
Zhou
,
Q. S.
Jing
,
C. F.
Pan
, and
Z. L.
Wang
,
Nano Lett.
13
,
2282
(
2013
).
17.
Q. S.
Jing
,
G.
Zhu
,
P.
Bai
,
Y. N.
Xie
,
J.
Chen
,
R.
Han
, and
Z. L.
Wang
,
ACS Nano
8
,
3836
(
2014
).
18.
B.
Meng
,
X. L.
Cheng
,
X. S.
Zhang
,
M. D.
Han
,
W.
Liu
, and
H. X.
Zhang
,
Appl. Phys. Lett.
104
,
103904
(
2014
).
19.
A.
Choudhary
,
T.
Joshi
, and
A. M.
Biradar
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
124108
(
2010
).
20.
J.
Liu
,
P.
Fei
,
J.
Zhou
,
R.
Tummala
, and
Z. L.
Wang
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
173105
(
2008
).
21.
Y. F.
Lin
,
J. H.
Song
,
Y.
Ding
,
S. Y.
Lu
, and
Z. L.
Wang
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
022105
(
2008
).
22.
G.
Zhu
,
Y. J.
Su
,
P.
Bai
,
J.
Chen
,
Q. S.
Jing
,
W. Q.
Yang
, and
Z. L.
Wang
,
ACS Nano
8
,
6031
(
2014
).
23.
Y. J.
Su
,
X. N.
Wen
,
G.
Zhu
,
J.
Yang
,
J.
Chen
,
P.
Bai
,
Z. M.
Wu
,
Y. D.
Jiang
, and
Z. L.
Wang
,
Nano Energy
9
,
186
(
2014
).
24.
G.
Zhu
,
P.
Bai
,
J.
Chen
, and
Z. L.
Wang
,
Nano Energy
2
,
688
(
2013
).
25.
W. Q.
Yang
,
J.
Chen
,
G.
Zhu
,
J.
Yang
,
P.
Bai
,
Y.
Su
,
Q. S.
Jing
, and
Z. L.
Wang
,
ACS Nano
7
,
11317
(
2013
).
26.
T. C.
Hou
,
Y.
Yang
,
H. L.
Zhang
,
J.
Chen
,
L. J.
Chen
, and
Z. L.
Wang
,
Nano Energy
2
,
856
(
2013
).
27.
W. Q.
Yang
,
J.
Chen
,
X. N.
Wen
,
Q. S.
Jing
,
J.
Yang
,
Y. J.
Su
,
G.
Zhu
,
W.
Wu
, and
Z. L.
Wang
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
6
,
7479
(
2014
).
28.
Z. H.
Lin
,
G.
Zhu
,
Y. S.
Zhou
,
Y.
Yang
,
P.
Bai
,
J.
Chen
, and
Z. L.
Wang
,
Angew. Chem. Int. Ed.
52
,
5065
(
2013
).
29.
Y.
Yang
,
H. L.
Zhang
,
J.
Chen
,
S.
Lee
,
T. C.
Hou
, and
Z. L.
Wang
,
Energy Environ. Sci.
6
,
1744
(
2013
).
30.
H. L.
Zhang
,
Y.
Yang
,
Y. J.
Su
,
J.
Chen
,
C. G.
Hu
,
Z. K.
Wu
,
Y.
Liu
,
C. P.
Wong
,
Y.
Bando
, and
Z. L.
Wang
,
Nano Energy
2
,
693
(
2013
).
31.
H. L.
Zhang
,
Y.
Yang
,
Y. J.
Su
,
J.
Chen
,
K.
Adams
,
S.
Lee
,
C. G.
Hu
, and
Z. L.
Wang
,
Adv. Funct. Mater.
24
,
1401
(
2014
).
32.
Y. J.
Su
,
G.
Zhu
,
W. Q.
Yang
,
J.
Yang
,
J.
Chen
,
Q. S.
Jing
,
Z. M.
Wu
,
Y. D.
Jiang
, and
Z. L.
Wang
,
ACS Nano
8
,
3843
(
2014
).
33.
Y.
Yang
,
H. L.
Zhang
,
Z. H.
Lin
,
Y. S.
Zhou
,
Q.
Jing
,
Y. J.
Su
,
J.
Yang
,
J.
Chen
,
C. G.
Hu
, and
Z. L.
Wang
,
ACS Nano
7
,
9213
(
2013
).
34.
P.
Bai
,
G.
Zhu
,
Q. S.
Jing
,
J.
Yang
,
J.
Chen
,
Y. J.
Su
,
J.
Ma
,
G.
Zhang
, and
Z. L.
Wang
,
Adv. Funct. Mater.
24
,
5807
(
2014
).
35.
See supplementary material at http://dx.doi.org/10.1063/1.4905553 for output current of the prepared TENGs at different temperature.
36.
Y.
Natsume
,
H.
Sakata
, and
T.
Hirayama
,
Phys. Status Solidi A
148
,
485
(
1995
).
37.
F.
Saurenbach
,
D.
Wollmann
,
B.
Terris
, and
A.
Diaz
,
Langmuir
8
,
1199
(
1992
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.