KNN NPs增强P(VDF-TrFE)压电薄膜

压电输出达12 V

将水热合成的KNN纳米颗粒引入P(VDF-TrFE)基体, 通过极性界面作用提升β相含量, 实现高输出与稳定性的柔性压电传感薄膜

Jizhong, Deng · Zhang, Guoxiang · 杨雅 · 朱文均 · 吴治峄 · 王媛玉

Materials Research Bulletin 2025

具体参数

开路电压

{'zh': '12', 'en': '12'} V

短路电流

{'zh': '0.86', 'en': '0.86'} µA

峰值功率

{'zh': '3.18', 'en': '3.18'} µW

β相含量

{'zh': '83.1', 'en': '83.1'} %

循环稳定性

{'zh': '4700', 'en': '4700'} cycles

技术优势

β相含量高达83.1%

水热合成的KNN NPs通过极性界面相互作用显著促进了P(VDF-TrFE)中压电β相的形成，远超常规薄膜。

输出功率明显提升

在最佳负载下峰值功率达3.18 µW，源自高压电输出与优化的电荷收集效率。

长期循环仍稳定

经过4700次工作循环后，器件的压电输出性能没有明显衰退，保证了实际应用的可靠性。

应用场景

• 可穿戴纳米发电机：从人体运动中采集能量，驱动低功耗可穿戴电子器件。
• 运动监测传感器：通过形变产生电信号，实时检测关节弯曲和步态等运动。
• 柔性压电传感器：作为柔性压力/应变传感器，直接贴合皮肤测量力学信号。
• 电子皮肤触觉传感：模拟皮肤触觉，感知压力与纹理，用于机器人或假肢。
• 自供能生理监测：利用脉搏等生理活动直接发电，无需电池即可持续监测。