静电纺丝法制备的PVDF-TrFE/MXene复合纳米纤维膜用于压电传感

发布时间:2020年12月11日

随着人工智能和物联网的繁荣发展,用于实现人机交互的柔性传感器受到了广泛关注。相比于电容式、压阻式等类型的传感器件,压电型压力传感器具有自供能、线性响应、响应即时等特点,因此备受关注。与陶瓷及压电材料相比,压电聚合物由于具有易于加工和密度低等优点,因此成为了当前制备柔性便携电子器件的理想选择。聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯),即PVDF-TrFE,在加工过程中可以自发形成电活性结晶相(即β晶相),因此在聚合物基压电材料制备中应用广泛。本文采用静电纺丝法制备了PVDF-TrFE/MXene复合压电薄膜,通过PVDF-TrFE在静电纺过程中受到的电场实现偶极子的原位极化。MXene作为一种新型纳米材料,片层表面有大量羟基和氟原子,与PVDF-TrFE的偶极子间具有良好相互作用。此外,MXene的导电性增加了静电纺丝过程中PVDF-TrFE偶极子的极化程度,使压电薄膜的输出电压显著提高。PVDF-TrFE/MXene复合压电薄膜产生的电信号与所受压力之间具有良好的线性关系,可以作为压力传感器监测人体日常活动。另外,MXene的亲水性使复合薄膜可以监测环境中湿度变化,因此该复合压电薄膜在多功能电子皮肤等领域具有良好的应用前景。

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Shan Wang1, He-Qing Shao1, Yong Liu2, Chun-Yan Tang1, Xing Zhao1, Kai Ke1*, Rui-Ying Bao1, Ming-Bo Yang1, Wei Yang1*, Boosting Piezoelectric Response of PVDF-TrFE via MXene for Self-powered Linear Pressure Sensor, 2021, 202, 108600, 原文链接:https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2020.108600