界面调制的0 - D压电陶瓷纳米颗粒/ PDMS基压电复合材料用于高效的能量收集应用

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:25
文章英文标题
Interface modulated 0-D piezoceramic nanoparticles/PDMS based piezoelectric composites for highly efficient energy harvesting application
正文
柔性压电纳米发电机( PENG )被认为是一种很有前景的机械能采集解决方案,作为可穿戴设备的可持续能源,等等。这里提出了一种通用的碳包复调制策略来合成碳包复的0 - D压电陶瓷纳米颗粒( NPs ),由于碳壳具有良好的导电性,碳层中移动电荷的重新分配和积累导致电场的增强,导致压电效应增强很多。用聚二甲基硅氧烷( PDMS )与这些0 - D压电陶瓷NPs复合制备PENGs。BT @ C、PZT @ C和KNN @ C基PENGs的峰值功率密度分别达到45.4  μW / cm2、59.8  μW / cm2和9.9  μW / cm2,分别是裸0 - D压电陶瓷NPs掺入的对照PENGs的20、20.4和13.4倍。建立了基于刘易斯扩散理论的理论模型,揭示了极化过程中压电增强的机理。本研究为包埋碳包复0 - D压电陶瓷NPs制备高压电特性复合材料提供了新的策略。
文章内容(英文)
Flexible piezoelectric nanogenerator (PENG) has been regarded as one of the promising solutions to harvesting mechanical energy, as a sustainable energy source for wearable devices, etc. Here, a universal strategy of carbon coating modulation is proposed to synthesis carbon coated 0-D piezoceramics nanoparticles (NPs). Owing to the good electric conductivity of carbon shell, the redistribution and accumulation of mobile charges in carbon layer gives rise to reinforcement of electric field, results in the much-enhanced piezoelectric effect. Polydimethylsiloxane (PDMS) composites with those 0-D piezoceramics NPs are used to fabricate PENGs. The peak power density of BT@C, PZT@C and KNN@C based PENGs reaches up to 45.4 μW/cm 2 , 59.8 μW/cm 2 and 9.9 μW/cm 2 , that are 20, 20.4 and 13.4 times larger than those of control PENGs incorporated with bare 0-D piezoceramic NPs, respectively. A theoretical model based on Lewis diffusion theory is constructed to reveal the mechanism of piezoelectric enhancement in the poling process. This research provides a new strategy for synthesis of high piezoelectric characteristic composites by embedding carbon coated 0-D piezoceramic NPs.
来源出处
Journal|[J]Nano EnergyVolume 82, 2021.
DOI
https://doi.org/10.1016/J.NANOEN.2020.105709

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