分散相形貌对BaTiO _ 3 / PDMS纳米发电机电性能和疲劳性能的影响

ty10086 提交于 周四, 08/26/2021 - 13:16
文章英文标题
Influence of Dispersed Phase Morphology on Electrical and Fatigue Properties of BaTiO 3 /PDMS Nanogenerator
正文
摘要 将钛酸钡( BT )纤维和BT粉末分别与聚二甲基硅氧烷( PDMS )基体相和叉指电极( IDE )结合,制备了一种柔性压电纳米发电机( FPENG )。采用静电纺丝法制备BT纤维。采用X射线衍射( XRD )技术对样品进行物相分析。采用Rietveld细化方法,可以确定BT纤维的四方结构。扫描电镜结果表明,BT纤维表面不光滑,说明聚合物和有机前驱体已被去除。采用50 % BT纤维制备的FPENG,其开路电压约为12 V,短路电流约为1μA,且FPENG内部分散相的影响对其输出性能的提高起到了一定的作用。该FPENG装置在退化前可运行5k次。通过连续加压至40k次,输出电压趋于零值。研究发现,机械疲劳效应与IDEs与PDMS界面在压制过程中产生的损伤有关。研究结果可为进一步设计FPENG器件的材料和器件结构,获得高性能和稳定性提供指导。
文章内容(英文)
Abstract(#br)A flexible piezoelectric nanogenerator (FPENG) was fabricated by incorporating barium titanate (BT) fibers and BT powders into polydimethylsiloxane (PDMS) matrix phase, also with an interdigital electrodes (IDEs). The electrospinning method was used to prepare BT fibers. Phase structure was carried out by the x-ray diffraction (XRD) technique. By using the Rietveld refinement method, a tetragonal structure of BT fiber could be confirmed. The scanning electron microscopy results showed a non-smooth surface of BT fibers, indicating the polymeric and organic precursors have been removed. The fabricated FPENG with 50% ratio of BT fibers was capable to generate an open-circuit voltage of ≈12\u003cce:hsp sp=\"0.25\"/\u003eV and a short-circuit current of ≈1 μA. The effect of dispersed phases inside FPENG becomes the role to improve the output performance. This FPENG device can operate up to 5k times before degeneration. By continuously pressing up to 40k times, the output voltage tended to decrease reaching to a null value. The mechanical fatigue effect has been found that it related to the damage produced at the interface between IDEs and PDMS during pressing. The present results can be guided to further design the material and the device structure to obtain high-performance and stability of the FPENG devices.
来源出处
Journal|[J]Ceramics InternationalVolume 44, 2018.
DOI
https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.08.264

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