PAN/MoS2柔性复合纳米纤维膜的压电传感特性

作     者：张恒博 李银辉 李玮栋 高飞 殷荣艳 梁建国 赵鹏 周赟磊 李朋伟 边桂彬 

作者机构：太原理工大学电子信息工程学院纳米能源与器件 太原理工大学集成电路学院纳米能源与器件 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：2025年

核心收录：

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 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：国家自然科学基金资助项目(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(PAN) 二硫化钼(MoS ) 柔性纳米纤维膜 压电传感 

摘      要：柔性压电纳米材料可以将机械能转换为电能为微纳电子设备供电，近年来，随着对压电技术的研究，二硫化钼(MoS2)已被报道用于增强复合材料的压电性能。本文采用静电纺丝法制备了PAN/MoS2柔性复合纳米纤维膜压电传感器，系统研究了MoS2纳米片的含量对PAN/MoS2复合纤维膜压电性能的影响。结果表明，当MoS2掺杂含量为3.0 wt%时，PAN/MoS2复合纤维膜传感器的开路输出电压达到最大值为4.64 V，短路输出电流为2.69 μA，输出功率达到3.46 μW，比纯PAN制备的传感器的电压电流分别提高了140%与160%。与纯PAN相比，PAN/MoS2复合纤维膜的压电常数d33提高了4.86倍。本文制备的PAN/MoS2柔性复合纤维膜传感器可以为商用电容充电，电容放电可成功点亮绿色LED，并在无源条件下实时监测自行车轮胎运行状况。PAN/MoS2柔性复合纤维膜传感器在经过10000次循环敲击测试电压输出无明显波动，稳定性良好。PAN/MoS2柔性复合纳米纤维膜传感器具有柔性好、成本低和自供电等特点，有望在可穿戴/便携式电子设备、智能机器人、智能设备等领域具有广阔的应用前景。