资讯中心
您所在的当前位置:
首页
>
>
《Scientific Reports》:合成石墨烯基陶瓷聚合物复合纳米纤维薄膜,制备可穿戴器件

《Scientific Reports》:合成石墨烯基陶瓷聚合物复合纳米纤维薄膜,制备可穿戴器件

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2023-05-30 17:50
  • 访问量:

【概要描述】

《Scientific Reports》:合成石墨烯基陶瓷聚合物复合纳米纤维薄膜,制备可穿戴器件

【概要描述】

  • 分类:资讯中心
  • 发布时间:2023-05-30 17:50
  • 访问量:
详情

​2022年9月16日,韩国首尔中央大学Jung-Hyuk Koh等人在《Scientific Reports》上发表题为Synthesis of a nitrogen doped reduced graphene oxide based ceramic polymer composite nanofber flm for wearable device applications的研究论文,报道了采用静电纺丝工艺将氮掺杂的还原氧化石墨烯作为导电材料引入P(VDF-TrFE)聚合物和BiScOy-PbTiOs陶瓷复合材料,制备了压电复合纳米纤维薄膜。

原文链接:

//doi.org/10.1038/s41598-022-19234-0

 

  研究简介  

本研究采用静电纺丝工艺将氮掺杂的还原氧化石墨烯作为导电材料引入P(VDF-TrFE)聚合物和BiScOy-PbTiOs陶瓷复合材料,制备了压电复合纳米纤维薄膜。将氮掺杂/取代到还原氧化石墨烯中以去除或补偿还原过程中形成的缺陷。采用静电纺丝法提取自极化条件下的压电复合纳米纤维薄膜。利用叉指电极制作规划式能量采集器,收集应用于柔性能量采集器的机电能。从具有叉指电极的压电复合材料中,通过保角映射法提取有效介电常数。
通过将BS-PT陶瓷和N-rGO导体引入到P(VDF-TrFE)压电复合纳米纤维薄膜中,有效介电常数从8.2提高到15.5。这种有效介电常数的提高可能是由于电导率的增加而提高了电通量密度。设计并测试了该复合纳米纤维薄膜在可穿戴设备上的应用。对复合纳米纤维能量采集器施加350 N的外机械力,电极间速率为0.6 Hz,峰值电压为13V,峰值电流为1.25 μA。通过优化器件制作,得到的开路电压、存储电压和产生输出功率分别为12.4V、3.78 V和6.3 uW。t

  研究内容解读  

本研究采用静电纺丝法制备了N-rGO掺杂P(VDF-TrFE)/ BiScO3–PbTiO3基复合纳米纤维薄膜。将导电N-rGO作为浮动电极材料掺杂进P(VDF-TrFE)聚合物和BiScO-PbTiO,聚合物-陶瓷复合材料中。此外,根据所产生的输出功率,利用阻抗匹配可以计算出功率密度的最大值,这种基于复合纳米纤维的能量收集器由于浮动电极效应而提高了输出功率。
研究人员设计并测试了一种适用于可穿戴设备的有效电极结构——叉指电极。通过优化制作工艺和叉指电极设计,使所产生的输出功率最大化。得到的开路电压为12.4 V,存储电压为3.78 V,产生的输出功率为6.3 uW。结果表明,复合纳米纤维中的浮动电极提高了输出功率和有效介电常数。

 

图1 (a)纳米纤维复合薄膜和(b)压电能量收集器的制造工艺图。

 

图2 (a)P(VDF-TrFE)/BS-PT/N-rGO纳米纤维复合膜的FE-SEM图像,(b)不同复合材料的P(VDF-TrFE)/BS-PT/N-rGO纳米纤维复合膜的EDS数据(c)纳米纤维结构中N-rGO的浮电极组分示意图,(d) P(VDFTrFE)/BS-PT/N-rGO薄膜的TEM清晰图像。

 

图6 (a)基于复合纳米纤维薄膜的(b) P(VDF-TrFE)/BS-PT/rGO、(c) P(VDF-TrFE)/BS-PT/N-rGO能量采集器的测量系统原理图及开路电压和短路电流。

 

图9 (a)用脚跟按压,(b)用手指敲击,(c)用手掌拍打装置和(d)制作装置时的输出电压。

——END——

中国九游会科技在售的DIW直写3D打印机可制备高精度叉指电极结构。

关于中国九游会科技

深圳中国九游会科技有限公司成立于2015年,是一家以陶瓷增材制造技术为核心的高科技公司。

公司拥有以清华大学博士后、挪威科技大学海归博士等为主体的研发团队,致力于为客户提供完整的“陶瓷3D打印设备+陶瓷3D打印材料+陶瓷烧结工艺”整体解决方案!

目前,公司自主研发的一系列精细直写陶瓷3D、4D打印设备,生物直写陶瓷3D打印设备,光固化陶瓷3D打印设备以及相关陶瓷3D打印材料,已服务清华大学、哈尔滨工业大学、北京科技大学、北京理工大学、西北工业大学、四川大学、国防科技大学、深圳大学、中国科学院、燕之屋丝浓食品等全球100+家顶尖科研院所

关键词:

扫二维码用手机看

版权所有 2021 深圳中国九游会科技有限公司     网站建设:

上海管业有限公司 | 高压组合电器堵漏 | PP胶水 |