调节压电和机械强度通过压电复合材料的三维梯度结构
Tao Yang1, Weili Deng1, Guo Tian1
1Key Laboratory of Advanced Technologies of Materials (Ministry of Education), School of Materials Science and Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, P. R. China. weili1812@swjtu.edu.cn.
Materials horizons
|September 1, 2023
概括
本研究介绍了用于先进电子的梯度压电纳米复合材料. 这种新的设计显著提高了机械强度和电力输出,提高了可穿戴设备的性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 聚合物科学 聚合物科学
背景情况:
- 先进的灵活电子需要具有高穿戴舒适度和数据准确性的材料.
- 压电复合材料具有潜力,但在平衡机械强度和电力输出方面存在局限性.
- 现有的纳米复合材料由于限制性质而难以实现最佳性能.
研究的目的:
- 设计和制造一个梯度酸-酸 (PMN-PT) /聚乙烯化物 (PVDF) 纳米复合材料.
- 为了提高复合材料的压电输出和机械强度.
- 为了研究结构-属性关系,控制梯度纳米复合材料的性能.
主要方法:
- 采用非平衡工艺,结合修改后的电和热压技术.
- 制造了一个梯度PMN-PT/PVDF纳米复合材料,具有独特的三维梯度分布.
- 使用实验验证和模拟来验证增强的压电输出和机械强度.
主要成果:
- 在梯度纳米复合材料中实现了出色的机械强度 (830 MPa) 和压电性能 (1.08 V).
- 与随机分散的纳米复合材料相比,其表现明显更高.
- 通过对极化,应力和结晶性的分析,揭示了增强机制.
结论:
- 梯度结构显著提高PMN-PT/PVDF纳米复合材料的整体性能.
- 这些发现为纳米复合材料的结构相关的机械和电气行为提供了新的见解.
- 这项工作支持高性能纳米复合材料的合理设计,用于先进的灵活电子应用.


