压电聚偏氟乙烯纳米纤维的应用进展

压电聚合物因柔性、加工容易和成本低等优点备受人们的关注,尤其是在生物医学、能源和电子信息等领域的数据储存器、纳米发电机、传感器和驱动器等器件的开发方面有十分广泛的应用。文中对聚偏氟乙烯的结晶结构、晶型调控以及应用方面进行综述,重点介绍聚偏氟乙烯压电聚合物纳米纤维材料的结构调控及在纳米器件等应用方面的最新研究进展。     

静电纺丝法制备PVP/PVDF复合微/纳米纤维

研究了不同条件下聚乙烯吡咯烷酮/聚偏氟乙烯(PVP/PVDF)的N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)溶液的静电纺丝.采用扫描电镜(sEM)观察不同条件下制备的PVP/PVDF复合微/纳米纤维的微观形貌,并利用傅立叶变换红外光谱分析(FT-IR)纤维结构特征.结果表明,当PVP:PVDF为6:4时,制得的PVP/PVDF复合微/纳米纤维较好.     

柔性纳米发电机及器件的最新研究进展

伴随着经济和社会的进步,人们对智能化、微型化、便携式电子设备的需求越来越迫切,推动了智能可穿戴器件和微电子系统的发展.供电系统是现代电子设备重要的组成部分,传统电池存在续航短、污染重等缺点.因此,亟待寻求一种绿色可持续供电的微电子器件.相比于传统纳米发电机,柔性纳米发电机以其优异的柔韧性、机械性和易加工性成为当前的研究...     

BST/PVDF复合薄膜的制备及其介电性能

以溶胶-凝胶法制备出钛酸锶钡(Ba0.65Sr0.35TiO3)粉体,并对粉体进行表面改性处理,然后将处理和未处理的粉体按不同的比例与聚偏氟乙烯(PVDF)进行复合,用甩胶法做成薄膜样品,对样品进行了介电性能的测试.实验结果表明:复合薄膜的介电常数实测值与理论值符合得较好,随着薄膜中BST粉体比例的增加,复合薄膜的介电常数和介电损耗增大;经表面改性后的BST粉体所制备的复合薄膜与未经改性所制备的薄膜相比,介电常数略有上升,而介电损耗显著下降.     

基于BaTiO_3/MWCNT复合压电-摩擦薄膜的制备及测试

利用倒模工艺,在PDMS混合液中掺入BaTiO3纳米颗粒和MWCNTs,并将混合物均匀涂敷于带有微米级金字塔型阵列结构的硅模表面,加热制得复合压电-摩擦薄膜,并对薄膜进行极化处理。分别运用SEM和Raman光谱仪观察分析薄膜表面和内部结构及其组分。设计振动能量采集测试系统测量分析薄膜的输出电压和供电能力。实验结果表明,压电-摩擦薄膜表面的金字塔型阵列结构具有高度的一致性,薄膜内部BaTiO3和MWCNTs含量相对较少,分布相对均匀,且其中BaTiO3纳米颗粒为四方相。压电-摩擦薄膜的输出电压峰-峰值比单一压电和摩擦薄膜的输出电压峰-峰值之和还要高,面积约为5×10-4 m2的压电-摩擦薄膜制成的振动能量采集器能够点亮至少1个商用LED灯。     

静电纺丝纳米纤维摩擦电材料的最新进展

目的 静电纺丝纳米纤维因具有可定制的微纳结构、高的比表面积和孔隙率等优点,在摩擦纳米发电机(TENG)领域应用广泛,归纳总结静电纺丝纳米纤维的最新进展对TENG发展具有重要意义。方法 本文系统介绍静电纺丝纳米纤维摩擦电材料的发展和特点,重点描述基于静电纺丝纳米纤维摩擦电材料的TENG在不同场景中的应用。结果 静电纺丝纳米纤维材料因制备方便、电性能好及可扩展性好等独特优势,在TENG中应用广泛。结论 利用静电纺丝纳米纤维作为TENG摩擦电材料,在能量收集、自供电传感器及可穿戴电子等方面具有很大应用前景,未来可拓展到智能包装与印刷等领域。     

亲水性PVDF/TiO2复合薄膜的制备及光催化性能

本实验采用平板刮膜法制备PVDF/TiO2复合薄膜,再通过超声清洗致孔剂并改变其亲水性,然后对样品薄膜的微观形貌、力学性能、光催化性能等进行研究与分析.研究发现:PVDF/TiO2复合薄膜的拉伸强度和光催化降解能力均随着TiO2的加入呈现先增后减的趋势,在TiO2添加量为10％时,其复合薄膜的拉伸强度达到最大值,光催化降解能力最优,并且样品薄膜的光催化降解符合准一级动力学方程.随着超声时间的延长,样品薄膜的亲水性变差,但其仍为亲水性薄膜,光催化降解率先增后减,且当超声时间为3h时,光催化降解率达到最大值.     

纳米ZnS/PVDF复合膜的制备及其光学性能

以醋酸锌(ZnAC₂ ·2H₂O)和聚偏氟乙烯(PVDF)为原料, N-N-二甲基甲酰胺为溶剂, 采用溶胶-凝胶原位复合的方法制备纳米硫化锌/聚偏氟乙烯复合膜。X射线衍射和透射电镜分析表明, 复合膜中的ZnS晶粒分布均匀, 平均尺寸在3~7nm之间, 具有明显的立方相结构。紫外-可见吸收光谱和荧光光谱分析表明, 随着ZnS晶粒度的减小, 复合膜的吸收边出现从310→270nm的蓝移, 该复合膜中同时存在368nm的激子复合发光和429nm自激活发光。分散剂的加入不会对复合膜的荧光性能产生本质的影响, 但可以使ZnS生长速度减慢, 分散更均匀。      

基于无机填料复合薄膜的摩擦纳米发电机研究进展

摩擦纳米发电机(Triboelectric Nanogenerator,TENG)是一种将微小机械能转化为电能并加以收集利用的绿色能源器件,具有活性材料种类广泛、器件结构简单以及易于集成等特点.较低的输出功率密度是目前阻碍其实际应用的主要因素之一.如何通过材料组分设计与制备提高其输出功率密度及能量转化效率,是目前该领域...     

PA/PVDF中空纤维复合纳滤膜的研究(Ⅱ)复合纳滤膜性能表征

对自制的芳香聚酰胺(PA)/聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维纳滤膜进行了膜性能表征,讨论了自制的PA/PVDF中空纤维纳滤膜的结构和接触角,探讨了不同操作条件以及物料性质对中空纤维纳滤膜分离性能的影响.实验结果表明,自制的PA/PVDF中空纤维复合纳滤膜对多价盐和分子量在300以上的有机分子的截留率较高,符合纳滤膜的分离范围.     

封装厚度和位置对PVDF压电薄膜传感器电荷量的影响

近年来,聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜传感器因可无源供电而得到广泛研究。PVDF压电薄膜传感器在使用时会进行封装,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜是常用的封装材料。为了探究封装材料厚度和封装位置对传感器响应电荷量的影响,设计了6种封装厚度和封装位置不同的传感器,在不同频率下测定其产生的电荷量。结果表明：在0～20Hz和80～100Hz范围内,选择100μm或125μm的封装厚度可得到更多的电荷量;封装位置同样会影响电荷量的产生。同时分析了封装位置影响传感器产生电荷的机理。     

改性PZT/PVDF体系压电复合材料的介电和压电性能

采用复合材料模压工艺,制备了体积分数不同的改性PZT(含铌的钛锆酸铅)/PVDF(聚偏二氟乙烯)压电复合材料。采用扫描电镜对材料的形貌进行了分析,并利用HP4294A,Z-3A型准静态测试仪等系统地研究了改性PZT体积分数对材料介电、压电性能的影响。结果显示,在改性PZT体积分数为70%时,获得了性能优良的压电复合材料。在压电陶瓷高含量区(>0.5),部分压电陶瓷颗粒相互联接,形成了类似0-3(3-3)型复合连通形式,是复合材料获得优良压电、介电性能的主要原因。     

Eu3+掺杂的聚偏氟乙烯/聚氨酯多功能复合纤维的制备与性能

通过静电纺丝方法制备一种掺杂Eu~(3+)的红色荧光、压电兼具弹性的聚偏氟乙烯(PVDF)/聚氨酯(PU)多功能复合纳米纤维,研究了不同混合溶剂体系(二甲基甲酰胺/丙酮混合溶剂和二甲基甲酰胺/四氢呋喃混合溶剂体系)、不同铕配合物的掺杂对复合纳米纤维结晶结构、形貌、荧光性能、压电性能及拉伸性能的影响。研究结果表明,在PVDF中加入PU可制备弹性压电材料,同时掺杂稀土Eu~(3+)既可以起到成核剂作用诱导PVDF/PU复合纤维电活性β相的产生,还能赋予弹性压电材料的荧光性能,故Eu-PVDF/PU膜具备荧光、压电兼具弹性等性能,除在能量收集、可穿戴电子设备及传感器领域应用外,因Eu-PVDF/PU主体中的非对称Eu~(3+)场有利于调节红色,还可用于光电传感器、发光二极管、激光器等领域。     

连续制备柔性导热的氮化铝/芳纶纳米纤维复合薄膜

设计制备柔性导热材料对柔性电子器件的热管理具有重要意义。本文基于溶剂剥离的芳纶纳米纤维和氮化铝(AlN)纳米颗粒,采用溶胶-凝胶-薄膜转换方法,连续制备了柔性导热的AlN/芳纶纳米纤维复合薄膜材料。其中,芳纶纳米纤维形成了三维连通的网络结构,提供力学支撑作用;AlN颗粒填充在该网络结构中,赋予复合材料良好的导热性能。结果显示,该复合材料的拉伸强度为65.5 MPa,断裂应变为12%,反复折叠300次后其拉伸强度和断裂应变保持率在90%以上,导热率为13.98 W·(m·K)?1。此外,该复合薄膜显示出良好的绝缘性能和耐热性能,体积电阻率为1.85×1015 Ω·cm、起始热分解温度为524℃。最后,演示该高性能的AlN/芳纶纳米纤维复合薄膜作为柔性基底材料,可用于冷却电子器件。      

Ag纳米颗粒修饰(K0.5Na0.5)NbO3/PVDF柔性压电能量收集器及其性能

将机械能转换为电能的压电能量收集器可为便携式可穿戴电子器件提供持续、独立的供电方案,促进柔性电子技术向智能化、集成化、多功能化方向发展。本文采用光还原法制备了Ag纳米颗粒修饰的铌酸钾钠(KNN)颗粒并将其与聚偏氟乙烯(PVDF)复合,得到Ag-KNN/PVDF压电复合薄膜。采用热压法在两层PVDF中复合Ag-KNN/PVDF薄膜,得到三明治结构的柔性复合压电薄膜(PAKP)及压电柔性能量收集器。研究结果表明：当Ag摩尔分数为1%时,PAKP柔性复合薄膜的极性β相最大,且压电输出性能最佳,输出电压可达6.39 V,是无Ag修饰样品的1.43倍,器件的最大瞬时功率为150.5 nW。经过3 000次循环测试后,器件的电压输出幅度无明显变化。将其固定于自行车车架上,收集自行车行进中的机械能可使220 nF电容在200 s内充电至1.2 V,表明其在低功耗电子器件自供电领域具有良好的应用前景。     

聚四氟乙烯掺杂对弹性基摩擦纳米发电机输出性能的影响

弹性摩擦纳米发电机可以将弹性形变的机械能转换为电能,但是弹性材料在发生弹性变形时由于其接触面积减小等原因,导致电输出性能降低,而弹性摩擦纳米发电机被认为是弹性能量收集与输出装置的理想模式。文中采用常规自然发泡的方法制备出弹性多孔聚氨酯摩擦电材料,并通过均匀和梯度掺杂的方式掺入介电材料聚四氟乙烯来提升电输出性能。聚醚多元醇和异氰酸酯比例为2:1且聚四氟乙烯掺杂含量为3%时,均匀掺杂弹性多孔摩擦纳米发电机的转移电荷量、开路电压和短路电流达到最大值52 nC,133.6 V和1.3μA;梯度比例为3:1时,在相同条件下,梯度掺杂弹性多孔摩擦纳米发电机的转移电荷量,开路电压和短路电流较均匀掺杂弹性多孔摩擦纳米发电机分别提升了32.65%,33.33%和9%。通过有限元电势分布模拟和相互作用电动力学理论推导,验证了梯度掺杂较均匀掺杂的摩擦纳米发电机电输出性能有较强的提升作用。为弹性多孔聚氨酯摩擦电材料的设计与制备提供了新思路。     

阻抗渐变低介电BaTiO_3/PVDF复合纤维膜的设计与电纺制备

阻抗渐变材料在医用可穿戴设备中起着重要作用。为了实现不同材料之间的相互匹配特性,低介电阻抗渐变材料的研究尤为重要。利用静电纺丝的方法,设计制备了具有阻抗渐变性的低介电钛酸钡(BaTiO3)/聚偏氟乙烯(PVDF)复合纤维膜。结果表明:BaTiO3纳米粒子可在纤维网络中均匀分布,通过调节其质量分数,能够有效调节BaTiO3/PVDF复合纤维膜的介电常数在1~7的范围内,BaTiO3/PVDF复合纤维膜对不同的电场频率具有不敏感性。BaTiO3/PVDF复合纤维膜还具有良好的力学性能,能够有效满足可穿戴设备的材料需求。     

TiO_2改性PVDF/PMMA复合薄膜的制备及其性能

以二氧化钛(TiO2)为填料,聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基体,通过熔融共混制备PVDF/PMMA/TiO2复合薄膜,采用扫描电子显微镜、紫外/可见分光光度计、差示扫描量热仪和力学性能测试等方法表征了其各种性能。研究表明,PVDF与PMMA有良好的相容性,TiO2可以均匀的分散在基体中;TiO2的加入对材料的力学性能产生一定的影响,同时通过剥离实验对PVDF/PMMA/TiO2复合薄膜的粘结性能进行了表征。     

PVDF/FEP/ZnO复合涂层的制备及防垢性能研究

为了解决金属表面的结垢问题,以聚偏氟乙烯（PVDF）和聚全氟乙丙烯（FEP）为原料,通过添加不同含量的纳米ZnO制备了PVDF/FEP/ZnO复合涂层,研究了纳米ZnO添加量对复合涂层疏水性能和防垢性能的影响。通过接触角测量仪、扫描电子显微镜（SEM）和X射线粉末衍射仪（XRD）对涂层进行了表征。结果表明：纳米ZnO的添加量为5.0%（质量分数）时,PVDF/FEP/ZnO复合涂层的表面自由能为8.6 mJ/m²,水接触角为114.8°;PVDF/FEP/ZnO复合涂层在过饱和碳酸钙溶液中结垢336 h后,其表面的碳酸钙结垢量仅为环氧涂层的72%,且文石和球霰石的摩尔分数之和达到了91.4%,表明复合涂层具有优良的防垢性能,在防垢领域具有较好的应用前景。     

高性能BaTiO_3/PVDF介电复合材料及其薄膜电容器应用

选用柔性高分子材料聚偏氟乙烯（PVDF）作为基体,纳米钛酸钡陶瓷（BaTiO3）作为填充相,采用简单的溶液共混以及流延工艺制备BaTiO3/PVDF薄膜。通过SEM观察了复合材料体系的微观结构,研究了BaTiO3/PVDF介电复合材料的介电性能。把所制备的BaTiO3/PVDF复合材料薄膜（70mm×30mm×25μm...