一种耐高温的柔性压电/热释电双功能传感器

作     者：李银辉 殷荣艳 梁建国 李玮栋 范凯 周赟磊 

作者机构：太原理工大学电子信息与光学工程学院微纳系统研究中心 西安电子科技大学杭州研究院 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2024年第20期

页      面：210-219页

核心收录：

学科分类：07[理学] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 070205[理学-凝聚态物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:52075361,52205593) 山西省科技重大专项(批准号:20201102003) 山西省青年科学基金(批准号:20210302124046) 山西省面上科学基金(批准号:20210302123156) 吕梁市校地合作重点研发专项(批准号:2022XDHZ08)资助的课题~~ 

主　　题：聚丙烯腈 环化 耐高温柔性纳米纤维薄膜 压电/热释电双功能传感器 

摘      要：提高压电聚合物的耐温性,且构建压电特异结构提高电学输出特性,成为柔性耐高温压电/热释电双功能传感器制造的关键.本文采用静电纺丝法制备了聚丙烯腈(PAN)纳米纤维薄膜,通过程序控温对PAN纳米纤维膜进行热处理得到了耐高温的柔性纤维薄膜.研究结果表明, PAN耐高温柔性纤维薄膜纳米传感器可以在高温环境( 500℃)中使用,其输出性能随热处理温度的升高先增大( 450℃),当热处理温度达到260℃时,输出电压可达10.08 V,输出电流达到2.89μA,与未进行热处理的PAN膜相比,其输出电压和电流分别提高了3.54倍和2.83倍.同时,该传感器在高温环境下的输出不发生变化.发现热处理的PAN具有热释电效应,且热释电输出随着温度梯度的增大而变大.在5000次的敲击循环测试中,经过热处理的PAN纳米纤维薄膜传感器具有稳定的输出,这表明该传感器有望应用在消防安全、航空航天等高温环境中.