柔性电子:基于复合材料的三维互联压电陶瓷薄膜用于机械和热量能量收集

零维,一维,二维,三维材料的定义:https://www.zhihu.com/question/46430290

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期刊:Energy & Environmental Science

摘要:
柔性压电材料是可穿戴电子设备,医疗感知设备的关键。目前嵌入地位陶瓷填料的精细陶瓷-聚合物混合物料尽管有机械柔性,但是由于很差的负载转换比(load-transfer efficiency),该比值与聚合物基底和陶瓷填料的刚度比成比例,导复合材料有很低的压电系数。因此,我们引入了一种基于三维互联压电微泡沫的陶瓷聚合物复合材料。综合的力学分析表明。3维互联结构为电荷的传递提供了连续的通路,从而打破了负载转换缩放定律(the load-transfer scaling law),三维复合材料在多种加载条件下具有特殊的压电特性(比如,压缩, 拉伸和弯曲 ),和高的机械耐久度。同时具有卓越的热电性能。因此能够同时吸收热和机械能量。我们的发现提供了一种创新的材料框架。

1. introduction

将机械柔性与能量收集材料结合起来提供了在大量应用中的一种新兴的发展途径,比如机器人感知皮肤,人造肌肉和自供电传感器以及可穿戴设备【1-3】。压电材料很有吸引力,因为其可以收集周围环境的能量,比如人体移动为耗能电子或纳米系统供能【4-6】。然而,机械柔性和压电系数似乎两者不可兼得。

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