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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 聚偏氟乙烯作为摩擦纳米发电机与自供电传感器的功能材料研究进展

    摘要： 自2012年摩擦纳米发电机（TENG）这一新型能量收集技术问世以来，器件制造工艺与机械系统设计的快速发展使瞬时输出功率显著提升至数十毫瓦/平方厘米量级?；谡庀畲葱录际?，众多研究者通过实验证明多种便携式/可穿戴设备无需外接电源即可运行。本文全面综述了聚偏氟乙烯（PVDF）基聚合物作为TENG高效介电材料的研究进展——这类材料能进一步提升输出功率以加速TENG商业化进程，同时探讨了相关材料的基础性问题。最后我们还将评述基于PVDF聚合物摩擦电与压电效应的传感器应用。

    关键词： 传感器，摩擦纳米发电机，聚偏氟乙烯

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 电化学阻抗谱研究电晕处理对聚偏氟乙烯微观结构的影响

    摘要： 本研究考察了经电晕处理的聚偏氟乙烯（PVDF）膜的微观结构。通过X射线衍射（XRD）确认了PVDF膜的晶体结构，并采用电化学阻抗谱（EIS）评估了孔隙结构。研究发现处理后的PVDF在XRD图谱中出现了β相，表明电晕处理过程中产生了极化现象。膜电阻的变化显示：当处理时间从0小时延长至2小时时，PVDF的孔隙结构逐渐变得多孔；处理时间从2小时增至4小时期间，孔隙结构又趋于致密；而处理时间超过4小时后则出现膜层开裂。所有结果表明电晕处理会引发PVDF膜体相结构的改变。

    关键词： 聚偏氟乙烯、电晕处理、电化学阻抗谱、孔结构

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 天然糖辅助化学增强型高耐久压电有机纳米发电机，具有卓越功率密度，适用于自供电可穿戴电子设备

    摘要： 天然压电材料因其生物相容性、可植入性和柔性电子设备应用潜力而日益受到关注。本文介绍了一种经济易得、适用于可穿戴压电纳米发电机（PNG）领域的天然压电材料——糖，该领域目前仍面临低电能输出、生物相容性和性能耐久性等关键问题。我们报道了一种基于糖包覆聚偏氟乙烯（PVDF）纳米纤维网（SGNFW）杂化结构的高性能压电有机纳米发电机（PONG）。研究揭示了单晶糖独特结构的决定性作用，以及糖与大分子PVDF链在纳米限域界面产生的压电协同增强效应。由此制备的SGNFW基PONG展现出卓越发电能力（如10千帕人体手指冲击下产生约100伏电压，最大功率密度达33毫瓦/平方米），并对风流动、振动、个人电子设备及声波振动等多种常见机械源具有灵敏响应，为多功能自供电可穿戴传感器的实际应用开辟了新途径。其快速储能特性还能有效为商用电容器充电。该高性能PONG不仅实现"无电池"供能（无需外接储能即可驱动多组LED便携设备和液晶屏），更在无线信号传输系统中展现潜力，拓展了个人健康监测应用场景。几何应力限域效应使其通过10周稳定性测试验证为高耐久发电装置，这种有机纳米发电机将成为自供电便携式个人电子设备的理想解决方案。

    关键词： 自供电电子设备、聚偏氟乙烯、有机压电纳米发电机、高性能与耐用性、天然压电材料、糖

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇与聚偏氟乙烯共混物掺杂邻苯二胺基硫脲衍生物作为染料敏化太阳能电池用新型适度凝胶电解质体系

    摘要： 采用经济高效且简便的方法合成了以氧二苯胺为核心结构的独特对称硫脲衍生物。将这些硫脲添加剂与高导电性PEG-PPG-PEG嵌段共聚物、PVDF及碘/三碘化物氧化还原电对组合，制备出新型凝胶电解质体系。该电解质中的PEG单元因其显著的离子链段运动特性而闻名，这种特性可降低复合速率并促进电荷转移。硫脲添加剂与氧化还原电对良好相互作用，既能抑制碘升华，其吸附作用还能使TiO2产生负向电位偏移。在100 mW cm?2光照条件下，使用此类凝胶聚合物电解质（特别是1,10-(氧双(4,1-亚苯基))双(3-(6-甲基吡啶-2-基)硫脲)(OPPT)）获得的最高效率达5.75%。电化学阻抗谱、紫外-可见吸收光谱、差示扫描量热法及FTIR光谱数据表明，该凝胶聚合物电解质中各添加剂对染料敏化太阳能电池(DSSCs)的功率转换效率(PCE)影响具有明确排序。富含给电子原子的对称硫脲类添加剂提升DSSC性能的实际机理在于：减少反向电子转移、促进染料再生及空穴传输。

    关键词： 聚乙二醇，聚乙二醇，染料敏化太阳能电池，聚偏氟乙烯，聚丙二醇，基于二氨基苯的硫脲衍生物，凝胶电解质体系

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 基于热释电效应的超声功率测量传感器机理研究

    摘要： 聚偏氟乙烯（PVDF）热释电传感器已广泛应用于入侵报警等诸多领域。目前，该传感器在超声功率测量方面展现出应用潜力。然而，声信号与热释电信号之间的转换机制至今尚未得到深入研究。本文通过建立物理模型对能量转换机制进行理论研究，并基于有限元分析法开发了仿真程序，用于分析超声波在PVDF中的传播特性及温度变化，同时预测产生的热释电信号波形与幅值。此外，研究制备了PVDF热释电传感器并开展声功率测量实验。最终通过对比实验与仿真结果，证实该物理模型适用于热释电传感器特性分析，可为高灵敏度PVDF热释电传感器的设计与制备提供有效指导。

    关键词： 超声功率、聚偏氟乙烯、有限元分析、热释电传感器

    更新于2025-09-22 16:49:08

  • 优化聚偏氟乙烯纳米纤维网用于柔性能量收集器

    摘要： 本研究报道了通过优化多种静电纺丝参数来制备聚偏氟乙烯基压电柔性纳米纤维网的过程，该纤维网适用于被动传感和能量收集应用。在优化静电纺纳米纤维网以最大化其压电性能时，考虑了如纺丝电压和滚筒转速等工艺参数。最终，采用优化后的配方制备了一种柔性PVDF纳米纤维能量收集器，以展示此类纳米纤维网的能量收集能力。

    关键词： 纳米纤维、静电纺丝、聚偏氟乙烯（PVDF）、压电性、传感器

    更新于2025-09-23 01:39:28

  • 通过可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合VDF制备的核壳结构聚偏氟乙烯接枝BaTiO?纳米复合材料用于高储能电容器

    摘要： 通过表面引发的可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合反应，在功能化钛酸钡纳米颗粒表面接枝聚偏氟乙烯（VDF），制备了核壳结构的聚偏氟乙烯接枝钛酸钡（PVDF-g-BaTiO3）纳米复合材料。首先用黄原酸盐基团对陶瓷填料进行表面改性，以实现VDF的RAFT接枝。通过调节投料比[引发剂功能化纳米颗粒]0:[单体]0（范围为3至5、10和20 wt%），合成了一系列结构化的核壳材料。傅里叶变换红外光谱（FTIR）、高分辨魔角旋转核磁共振（HRMAS NMR）和热重分析（TGA）证实了陶瓷填料的成功表面功能化以及PVDF壳层在BaTiO3核表面的接枝。透射电子显微镜结果显示，BaTiO3纳米颗粒被厚度为2.2至5.1 nm的PVDF薄壳覆盖，形成核壳结构。HRMAS 19F表明接枝了39-50个VDF单元。X射线衍射与FTIR测量显示PVDF以α相存在。热性能测试表明，在PVDF基体中添加少量BaTiO3填料后，熔融温度从纯PVDF的168°C升高至PVDF-g-BaTiO3（20 wt%）的173°C，同时PVDF结晶度从47%降至21%。

    关键词： 纳米复合材料、核壳结构、钛酸钡、聚偏氟乙烯、可逆加成-断裂链转移聚合、聚合物化学、介电材料

    更新于2025-09-23 14:32:40

  • 掺杂超支化聚乙烯-g-聚三氟乙基甲基丙烯酸酯共聚物功能化石墨烯的聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)纳米复合材料具有增强的介电性能和能量密度

    摘要： 聚合物薄膜电容器作为紧凑高效电力系统潜在应用的有力候选者备受关注。开发具有优异介电性能和高能量密度的聚合物纳米复合材料制备方法，是实现薄膜电容器储能的根本解决方案。本研究基于超支化聚乙烯接枝聚三氟甲基丙烯酸酯（HBPE-g-PTFEMA）稳定剂与石墨烯之间的CH-π非共价堆叠作用，在氯仿中实现了从天然石墨剥离并功能化石墨烯的共聚物合成。透射电子显微镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）形貌分析证实，所得石墨烯横向尺寸为0.2-0.6微米，厚度约4层。石墨烯X射线光电子能谱（XPS）中氟元素特征峰表明氟化共聚物已附着于纳米片表面。通过简单溶液浇铸法将少层石墨烯引入聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯（P(VDF-CTFE)）基体，石墨烯的加入诱导α相向β相转变，使纳米复合薄膜中电活性相相对含量增加。当纳米复合材料体积分数为0.8%时，100Hz下介电常数达24.8且介电损耗低至0.06；体积分数0.1%的纳米复合材料在250MV/m电场下实现4.6J/cm3放电能量密度与62%充放电效率，这归因于高含量电活性相与界面极化的协同效应。该基于氟聚合物剥离石墨烯的纳米复合材料策略揭示了界面极化机制，在柔性薄膜电容器应用方面展现出良好前景。

    关键词： 石墨烯，聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯共聚物，超支化共聚物，纳米复合材料，能量密度，介电性能

    更新于2025-09-23 19:51:52

  • 二氧化钛包覆聚偏氟乙烯膜用于光催化膜法处理染料废水

    摘要： 本研究通过膜改性提高亲水性，旨在应用于光催化膜领域。采用二氧化钛（TiO?）对聚偏氟乙烯（PVDF）平板膜进行改性处理，并通过接触角、扫描电镜（SEM）和孔隙率等手段表征膜的化学物理变化。结果表明：当TiO?浓度从0.1 g/L提升至1.0 g/L时，膜表面接触角从127.1°降至114.3°，且随着涂层时间延长接触角持续降低。改性后膜的水通量较原膜有所下降，但随TiO?浓度增加水通量反而升高。膜表面可观察到TiO?颗粒沉积，同时涂覆TiO?导致膜孔隙率降低。最佳改性条件为1.0 g/L TiO?浓度与60分钟涂层时间。单纯光解及光解后过滤对RB 19的脱色率均低于10%，而光催化氧化及光催化膜处理60分钟对RB 19的脱色效果显著。证实TiO?光催化膜是废水处理中RB 19脱色的可行技术。

    关键词： 染料、废水处理、聚偏氟乙烯、膜改性、光催化膜

    更新于2025-09-23 20:16:28

  • ((K0.475Na0.495Li0.03)NbO3-0.003ZrO2)/PVDF复合材料的压电与介电性能

    摘要： 采用传统固相反应法合成了(K0.475Na0.495Li0.03)NbO3-0.003ZrO2（KNNL-Z）陶瓷，并通过热压工艺将聚偏氟乙烯（PVDF）与KNNL-Z陶瓷复合制备了(KNNL-Z)/PVDF复合材料。系统研究了陶瓷含量对(KNNL-Z)/PVDF 0-3型复合材料的晶体结构、形貌、密度以及介电和压电性能的影响。结果表明：KNNL-Z陶瓷具有正交对称性的钙钛矿相，PVDF聚合物主要呈现α、β和γ相；有趣的是，陶瓷颗粒的引入可减小PVDF基体的晶粒尺寸，且添加陶瓷颗粒会使β相含量增加而α相减少——当陶瓷含量从40 wt.%增至80 wt.%时，β相相对占比从47.7%提升至53.8%。能谱分析证实ZrO2已成功掺入KNN陶瓷，且复合体系中多数元素分布均匀。研究发现随着KNNL-Z含量增加，材料的介电和压电性能均得到改善：当添加80 wt.% KNNL-Z时，室温下介电常数在100 Hz频率达到272，压电系数为39 pC/N；经30天老化测试后，所有复合材料的压电性能均表现出良好稳定性。

    关键词： 聚偏氟乙烯，0-3型复合材料，KNNL-Z，介电性能，压电性能

    更新于2025-09-24 00:28:33