隨著對柔性壓電傳感器元件需求的不斷增加，基于聚偏二氟乙烯(PVDF)的壓電聚合物的研究也越來越多。然而，PVDF的低偶極極化和無序極化方向阻礙了壓電性能的進一步提高。在本研究中，我們通過溫度-壓力雙場調(diào)控方法，在MXene/PVDF納米復(fù)合材料中構(gòu)建了由分子鏈、結(jié)晶區(qū)和MXene片組成的定向三級結(jié)構(gòu)。高度定向的PVDF分子鏈形成約90%的β相。此外，具有長程取向的晶體區(qū)域結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了平面外極化取向。MXene的平行取向排列有效地增強了納米復(fù)合材料的壓電性能，器件的電流輸出提高了近23倍。這種高輸出的設(shè)備用于監(jiān)測運動動作，探索可穿戴電子設(shè)備的潛在應(yīng)用。
圖1. MXene/PVDF納米復(fù)合膜的制備原理圖及表征。
圖2. 雙場調(diào)節(jié)后的聚合物鏈取向分析。
圖3. 雙場調(diào)控后的晶區(qū)取向和MXene分布。
圖4. 器件的電性能和應(yīng)用。
相關(guān)科研成果由西南交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院Long Jin和Weiqing Yang等人于2024年發(fā)表在Nano Research（DOI: 10.1007/s12274-023-6418-7）上。原文：Tertiary orientation structures enhance the piezoelectricity of MXene/PVDF nanocomposite.
原文鏈接：https://doi.org/10.1007/s12274-023-6418-7
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
