Med udviklingen af ​​videnskab og teknologi bliver bærbare elektroniske enheder mere og mere udbredt inden for biomedicin og andre områder. Samtidig stiller folk højere krav til deres komfort og batterilevetid. Traditionel piezoelektrisk keramik, såsom blyzirkonattitanat (PZT), har høj piezoelektrisk output, men høj stivhed og skørhed; Mens PVDF og andre piezoelektriske polymerer har lavere elasticitetsmodul, men deres piezoelektriske egenskaber er svage. Derfor er det en vigtig forskningsretning at kombinere fordelene ved de to for at udvikle fleksible piezoelektriske materialer.

I denne sammenhæng har forskerholdet fra City University of Hong Kong udviklet et fleksibelt, permeabelt og høj-output tertiært piezoelektrisk keramisk kompositstof baseret på skabelon-assisteret sol-gel-metode, med en unik intern flertrinsstruktur, der effektivt kan styrke mekaniske egenskaber.

Det piezoelektriske kompositstof er sammensat af PZT keramisk skelet og P (VDF-TRFe) belægning, og kobbernet er fastgjort på begge sider som elektroder. I lighed med den anvendte stofskabelon udgør de submillimeter-niveau flerstrengede keramiske fibre, der er sammenflettet, det PZT-keramiske skelet, mens mikronniveau-PZT-fibrene, der udgør det keramiske fiberbundt, er sekundære strukturer. P (VDF-TrFE) filmen belagt med PZT keramisk ramme giver bedre mekaniske og piezoelektriske egenskaber for det piezoelektriske kompositstof. Den unikke interne flertrins porestruktur gør også, at stoffet har god luftgennemtrængelighed, luftgennemtrængeligheden er op til 45.1 mm/s.

Sammenlignet med den traditionelle piezoelektriske komposit har det piezoelektriske kompositstof højere Youngs modul (0.35gpa), brudstyrke, forlængelse, sejhed (0.125MJ/m3) og brudenergi i mekaniske egenskaber. Med hensyn til piezoelektriske egenskaber er stoffet i stand til at producere en åben kredsløbsspænding på 128 V, nok til at tænde 75 lysdioder samtidigt.

Luftpermeabilitet og mekaniske egenskaber af piezoelektrisk keramisk kompositfiber

For at evaluere de potentielle anvendelser af det piezoelektriske kompositstof i menneskelig bevægelsesovervågning og energiopsamling, brugte forskerne det som en indersål til en skosål til at omdanne energien, der genereres af menneskelig gang, til elektriske signaler. Da den blev brugt som skridttæller, blev 63 trin registreret med succes inden for 2 minutter og vist på telefonens skærm på samme tid. Når den bruges som en energihøstende enhed, stiger spændingen lagret i kondensatoren til 3.1V under 36'ernes trampe. Den energi, der er lagret i kondensatoren, kan yderligere bruges til at drive den elektroniske måler, som kan fortsætte med at fungere i 16 sekunder.

Forskningen i den piezoelektriske stofdesign flertrinsstruktur og fremstilling af funktionelt koncept for at forbedre de traditionelle piezoelektriske egenskaber af piezoelektrisk materiale giver en ny tankegang, samtidig med at den er mere opmærksom på luftgennemtrængelighed, piezoelektrisk, fleksibilitet og vedholdenhed i balancestrategien for yderligere at fremme de funktionelle materialer i de fleksible elektronik enheder og anvendelsen af ​​fleksible elektronik.

Hierarkisk sammenkoblet piezokeramisk tekstil med en afbalanceret ydeevne i piezoelektricitet, fleksibilitet, sejhed og luftsejhed "er udgivet i Advanced Functional Materials.

(Kilde: Official micro of Textile Herald)