通过DET-doping BT纳米颗粒提升柔性压电复合材料的压电反应和界面兼容性
Liming Liu1, Hongjian Zhang1, Shengyang Zhou1
1State Key Laboratory of Silicate Materials for Architectures, Center for Smart Materials and Device Integration, School of Materials Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China.
Polymers
|March 28, 2024
概括
研究人员开发了增强的压电纳米纤维,用于自动供电的可穿戴传感器. 通过使用Dioctylpyrophosphato) 乙烯酸盐 (DET) 来修改酸盐 (BTO) 纳米填充剂,他们显著提高了能量收集和传感能力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 收集能源 收集能源
背景情况:
- 物联网 (IoT) 的可穿戴传感器越来越依赖于自动供电能力.
- 压电复合材料对收集机械振动具有前景,但面临着纳米填充器-矩阵兼容性和低性能方面的挑战.
- 提高接口兼容性和压电特性对于先进的传感器应用至关重要.
研究的目的:
- 为了提高聚乙烯化物 (PVDF) 复合材料的压电性能,用于能源采集和传感应用.
- 为了解决现有材料中缺少接口兼容性和低压电输出的局限性.
- 使用合剂开发一种用于修改陶纳米填充剂的新策略.
主要方法:
- 修改酸 (BTO) 纳米填充剂使用酸乙烯 (DET) 作为合剂.
- 制造DET-BTO/PVDF纳米纤维及其压电特性.
- 用于能源采集和人类活动传感的压电能收获器 (PEH) 的制造和测试.
主要成果:
- DET-BTO/PVDF纳米纤维显示出增加的压电β相含量 (~85.7%) 和改善的应力转移.
- 实现了高压电系数 (d33) ~40 pC/N,这是BTO/PVDF复合材料中报告的最高值.
- 证明了高瞬间功率密度 (276.7 nW/cm2) 和出色的传感灵敏度 (0.817 V/N).
结论:
- DET-doping策略有效地提高了基于PVDF的复合材料的压电性能.
- 开发的纳米纤维为高效的能源采集和灵敏的可穿戴传感器提供了有前途的解决方案.
- 这项工作在用于物联网应用的压电复合材料方面取得了重大进展.
