AFM：一种压电、弹性、韧性和透气性均衡的层次化互联压电陶瓷织物

Nanoyu

2021-07-25

压电材料的软化促进了柔性可穿戴材料和能量收集器件的发展。然而，作为最具竞争力的候选材料之一，压电陶瓷-聚合物复合材料由于内部两相之间的强度和介电常数不匹配，不可避免地会导致发电能力下降和机械强度降低。

近日，香港城市大学Zhengbao Yang报道了开发了一种具有机械增强分层多孔结构的柔性、透气性、高性能压电陶瓷纺织复合材料。

文章要点

1）研究人员基于模板辅助溶胶-凝胶法，将微米级单层陶瓷原纤维缠绕成亚毫米级多层陶瓷纤维，形成三级层次化陶瓷织物。理论分析结果表明，在多级分层结构中容易产生较大的机械应力，这极大地有利于电输出。

2）实验结果显示，所制造的样品的开路电压为128 V，短路电流为120 µA，瞬时功率密度为0.75 mW cm⁻²，远高于已报道的研究工作。此外，所研制的多级三维互联压电陶瓷织物具有良好的压电性（d₃₃达到190 pm V⁻¹）、透气性（45.1 mm s⁻¹）、柔性（杨氏模量为0.35 GPa）和韧性（0.125 MJ m⁻³）。

这种平衡性能的设计策略促进了智能/功能材料在可穿戴设备和柔性电子产品中的实用性。

参考文献

Ying Hong, et al, Hierarchically Interconnected Piezoceramic Textile with a Balanced Performance in Piezoelectricity, Flexibility, Toughness, and Air Permeability, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202104737

https://doi.org/10.1002/adfm.202104737