从有机-无机矿纳米复合材料中集成的压电/火电传感
Bin Chai1, Kunming Shi1, Yalin Wang2
1Shanghai Key Laboratory of Electrical Insulation and Thermal Ageing, Department of Polymer Science and Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China.
ACS nano
|August 23, 2024
概括
研究人员使用混合矿纳米棒开发了先进的柔性压电纳米纤维和火电纳米复合材料薄膜. 这些材料为自动供电电子产品提供了增强的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:
- 灵活的铁电材料对于下一代电子产品至关重要.
- 现有的聚合物如PVDF和P(VDF-TrFE) 具有有限的压电和火电性能.
- 需要高性能柔性材料用于能源采集和自动供电传感器.
研究的目的:
- 提高柔性铁电材料的压电和火电性能.
- 开发新的灵活的核心皮电压纳米纤维和火电纳米复合材料薄膜.
- 创建一个集成的灵活传感装置,用于同时监测振动和温度.
主要方法:
- 在P ((VDF-TrFE) 矩阵中纳入有机-无机混合矿 [4-aminotetrahydropyran) 2PbBr2Cl2]铁电纳米棒.
- 柔性核心-盖皮电压纳米纤维的制造.
- 热电纳米复合材料薄膜的制备.
- 将纳米纤维和薄膜集成到传感器件中.
主要成果:
- 在核心盖纳米纤维中创纪录的压电系数为78.1 pC·N−1.
- 压电纳米纤维的输出电压为192V,功率密度为1.04W·m-2.
- 在纳米复合材料薄膜中,高火电系数为58.2μC·m−2·K−1在333K.
- 在6.6K的温度波动下达到6.1V.
- 使用集成设备,证明了无线同时检测振动和温度.
结论:
- 开发的基于矿的混合柔性材料显著优于传统的聚合物.
- 集成设备对监控管道和电力设备的现实应用具有前景.
- 这项工作为先进的自动供电传感系统铺平了道路.
