PVDF/PPy柔性直流纳米发电机的制备与性能

作     者：李金徽 刘晓东 金欣 史善静 王闻宇 LI Jinhui;LIU Xiaodong;JIN Xin;SHI Shanjing;WANG Wenyu

作者机构：天津工业大学材料科学与工程学院天津300387 天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2024年第41卷第6期

页      面：2980-2990页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(51573136) 

主　　题：纳米发电机 压电聚合物 肖特基结 PVDF PPy 

摘      要：针对传统纳米发电机为交流输出,仍需采用外部整流器进行直流转化而导致的难以高度集成、柔性化和较低的功率密度问题,本文将聚偏氟乙烯(PVDF)静电纺膜作为基底,在其表面气相聚合聚吡咯(PPy),制得PVDF/PPy复合纳米纤维膜,并依据肖特基整流原理,以该复合纳米纤维膜构建直流纳米发电机。研究了不同聚合时间下氧化剂浓度对PVDF/PPy复合纳米纤维膜形貌和直流纳米发电机机电性能的影响。结果表明:当氧化剂浓度为2.0 mol/L,聚合时间为90 min时,电输出性能最优,对应峰值电压输出为1.23 V,峰值电流输出为210.55μA,理论功率密度达到28.77μW/cm^(2)。本项研究展示的PVDF/PPy直流纳米发电机,其能源转换机制源于压电高分子的压电效应和肖特基结的整流效应。该类直流纳米发电机具备柔韧、集成式和自整流的特征,可灵活用于各种场所,直接为电子设备提供电能。