自极化磁性Fe?O?/聚偏氟乙烯复合纳米发电机的介电与压电增强效应

摘要： 当代能量收集与转换研究的一个重要方向是开发无铅、生物相容、易于扩展、柔韧且高功率密度的复合压电薄膜，这类材料还能阻隔电磁干扰，适用于智能设备。X射线衍射和拉曼光谱证实，掺入Fe3O4可使极性β相增强四倍。介电分析表明，在PVDF中嵌入微小磁性纳米颗粒的薄膜具有更高的介电常数和更低的损耗。第一性原理研究充分验证了这些发现。通过Fe3O4/PVDF复合结构的几何优化确认了物理吸附过程，而Mulliken电荷分析则显示出显著的电荷转移。由于Fe3O4极性纳米表面与PVDF之间存在充分的离子-偶极和偶极-偶极相互作用，开路电压和短路电流提升了近一个数量级。最终，这些纳米发电机成功点亮了商用LED灯。