通过嵌入的氧化石墨烯纳米板来增强PVDF纳米纤维的压电性能
Mahmoud Salama1,2, Aya Hamed3,4, Sara Noman3,5
1Center of Smart Materials, Nanotechnology, and Photonics (CSMNP), Smart CI Research Center, Alexandria University, Alexandria, 21544, Egypt. mahmoud.salama@alexu.edu.eg.
Scientific reports
|July 17, 2024
概括
石墨烯氧化物增强聚乙烯化物 (PVDF) 纳米纤维用于柔性压电纳米发电机. 最佳的1.5%重量%的氧化石墨烯度显著提高了自充电系统的压电特性和转换效率.
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:
- 基于聚合物的压电纳米发电机 (PENGs) 的开发对于自充电动力系统 (SCPSs) 至关重要.
- 灵活,智能和超紧的可穿戴电子产品需要先进的能量收集解决方案.
- 聚乙烯化物 (PVDF) 是用于压电应用的关键聚合物.
研究的目的:
- 为了研究石墨烯氧化物 (GO) 度对PVDF纳米纤维的压电特性的影响.
- 优化基于PVDF的材料,以提高纳米发电机的性能.
- 探索这些材料在自充电动力系统中的潜力.
主要方法:
- PVDF纳米纤维地毯的电,具有不同度的石墨烯氧化物 (0-3重量%).
- 在加入PVDF溶液之前,对GO纳米片进行超声波处理.
- 使用SEM,纹理分析,冲动响应,频率分析,d33系数测量和索耶塔电路的微结构,机械和压电性质的表征.
主要成果:
- 加入GO显著增强了压电特性,这归因于PVDF纳米纤维中的β相含量增加.
- 使用1.5%重量%的PVDF-GO表现出最佳性能,电活性β和γ相提升至68.13%,压电系数 (d33) 为55.57 pC/N.
- 最佳的PVDF-GO组合实现了~3671V/g的开通电路电压,功率密度~150μw/cm2,以及~74.73%的转换效率.
结论:
- 石墨烯氧化物是提高基于PVDF的纳米发电机的压电性能的有效补充剂.
- 1.5%的GO度代表了最大限度地提高压电输出和转换效率的最佳平衡.
- 这些增强的PVDF-GO材料对开发高效的自充电动力系统和可穿戴电子产品具有重大前景.
