设计三维有孔的能量收割机,使用竹般的丝材,以提高压电性能

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术 纳米技术
• 收集能源 收集能源

背景情况:

• 基于聚乙烯化物 (PVDF) 的三维 (3D) 压电能量收获器 (PEH) 提供灵活的结构和可定制的设计,以实现高效的机电转换.
• 为更高的压电输出设计具有增强应变的3DPEH带来了重大挑战.

研究的目的:

• 使用3D打印和溶剂交换开发一种新的3D多孔竹结构PVDF/MXene PEH.
• 通过定制的宏观和微观3D结构来提高应变和机电转换效率.
• 调查MXene结合对PVDFβ晶体含量和压电性能的影响.

主要方法:

• 利用3D打印和溶剂交换制造了一个3D多孔竹结构的PVDF/MXene PEH.
• 通过控制温度和溶剂度,量身定制的空心结构.
• 加入MXene来增强PVDF的β-晶相含量.

主要成果:

• 在PVDF/MXene PEH中达到92.6%的高β-晶体含量.
• 产生的压电输出为47V,最大灵敏度为0.727V/kPa.
• 证明了PEH作为监控人类运动的自动供电压力传感器的潜力.

结论:

• 开发的3D PEH表现出卓越的机电转换效率,超过了大多数报告的基于PVDF的传感器.
• 3D打印,溶剂交换和MXene的结合为高性能压电能量采集提供了一个通用策略.
• 这种方法为智能传感和能源采集的先进应用铺平了道路.