柔性PVDF基压电纳米发电机的最新进展综述-德赢Vwin官网网

近年来，随着物联网（IoT）和便携式可穿戴设备的快速发展，将电子器件与纺织品相结合而制得的可穿戴电子织物（E-textiles）成为能量收集领域的热门话题。传统储能设备是刚性的且不易集成到可穿戴设备之中。因此，亟待开发小型化、轻便且绿色的供电设备。身体运动和行走等机械能可通过压电纳米发电机（PENG）有效地转化为电能，由于其环境适应性强、结构简单、重量轻等特点，已被广泛应用于能量采集。已有研究人员开发了基于薄膜的PENG，可产生较高的压电响应，但其较差的柔韧性限制了实用性。将纺织品与PENG相结合以构建柔性PENG有望成为可穿戴电子织物的理想能量来源。由于其固有的机械柔韧性，纺织材料可融入服装和医疗保健等多个领域，这对可穿戴电子产品的大规模生产至关重要。

自2006年发明PENG以来，它已被用于传感器并广泛应用于监测、人机界面、能量收集和医疗科学。虽然锆钛酸铅（PZT，d33=∼304 pCN⁻¹）是最高效的压电材料之一，但其高达60%的铅含量和高刚性限制了其应用。聚偏二氟乙烯（PVDF）及其聚合物凭借其柔韧性、无毒、易加工性以及生物相容性等特点成为热门研究课题。PVDF基纺织品由于具有柔韧性，很容易加工成纤维、纱线和织物。由PVDF基纺织品制成的PENG被称为柔性PVDF基PENG，包括纤维基、纱线基和织物基PENG。通过缝纫、编织等方式将柔性PVDF基PENG与服装相结合，可为可穿戴设备提供电源解决方案。与压电陶瓷相比，PVDF的压电系数较低（d33=∼-33 pCN⁻¹）。因此，提高PVDF的压电系数，对于柔性PVDF基PENG来说至关重要。

关于柔性PVDF基PENG的研究已有很多。其中，大部分主要讨论了柔性PVDF基PENG的压电性能增强问题。已有研究不同制造方法对柔性PVDF基PENG的影响。例如，熔融纺丝、溶液纺丝、静电纺丝和3D打印等。然而，制造方法并不是提高柔性PVDF基PENG压电性的根本方法。许多研究人员尝试通过结构设计来提高其压电性，如微结构、核壳结构、多孔结构等。此外，添加填料是另一种可行的方法。填料包括无机材料，如PZT、钛酸钡（BaTiO₃）、氧化锌以及CsPbBr₃；碳基材料，如碳纳米管；以及导电材料，如MXene。然而，柔性PVDF基PENG仍然存在一些关键问题，如压电输出性能低、耐洗性差以及耐久性差等。

目前已有综述研究了基于静电纺丝纳米纤维的PENG或传感器，以及基于PVDF的压电材料的压电特性。然而，鲜有综述关注基于PVDF的纺织品PENG。据麦姆斯咨询介绍，西安工程大学纺织科学与工程学院、服装与艺术设计学院的研究人员近期发表了一篇题为“Recent progress on flexible poly(vinylidene fluoride)-based piezoelectric nanogenerators for energy harvesting and self-powered electronic applications”的综述文章，介绍了能量收集和自供电电子设备应用的柔性PVDF基PENG的最新进展。文章首先介绍了PVDF及其聚合物的基本原理。然后，讨论了柔性PVDF基PENG制造技术的最新进展及其差异，主要包括静电纺丝、熔融纺丝、溶液吹塑纺丝（SBS）和3D打印。文章从织物结构的角度，系统总结了近年纺织基PENG的最新研究进展，包括纤维基、纱线基和织物基PENG。文章重点讨论了柔性PVDF基PENG在自供电电子设备中的应用。最后，展望了柔性PVDF基PENG可能面临的挑战及其未来发展方向。

（a）PVDF化学结构；（b）α、β、γ相结构示意图；（c）增加β相的五种方法

基于PVDF/钛酸钡织物传感器的护膝应用

柔性PVDF基PENG在自供电电子设备中的应用

本研究回顾并批判性地讨论了能量收集和自供电设备应用的柔性PVDF基PENG的最新进展。提高PVDF基材料压电输出性能的关键是增加其β含量。静电纺丝可以提高β含量，因此静电纺丝复合纤维基PENG具有较高的输出性能。3D打印可以实现PVDF基自极化PENG，为自由极化压电器件提供了一种新方法。此外，与织物基PENG相比，纱线基PENG具有可加工性和结构多样性的优势，有望成为该领域的一个重要研究方向。PVDF基PENG正广泛应用于自供电传感器，未来应在提高输出性能的基础上，进一步研究其耐磨性和灵敏度。

论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.rser.2024.114285

审核编辑：刘清

声明：本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人，不代表德赢Vwin官网网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用，如有内容侵权或者其他违规问题，请联系本站处理。举报投诉

物联网

物联网

+关注

关注
2909

文章
44555

浏览量
372734
纳米纤维

纳米纤维

+关注

关注
0

文章
18

浏览量
8615
可穿戴设备

可穿戴设备

+关注

关注
55

文章
3814

浏览量
167004
纳米发电机

纳米发电机

+关注

关注
0

文章
19

浏览量
1620

原文标题：综述：柔性PVDF基压电纳米发电机的最新进展

文章出处：【微信号：MEMSensor，微信公众号：MEMS】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。

揭秘超以太网联盟（UEC）1.0 规范最新进展（2024Q4）

近期，由博通、思科、Arista、微软、Meta等国际顶级半导体、设备和云厂商牵头成立的超以太网联盟（UEC）在OCP Global Summit上对外公布其最新进展——UEC规范1.0的预览版本。让我们一睹为快吧！

发表于 11-18 16:53 •350次阅读

揭秘超以太网联盟（UEC）1.0 规范<b class='flag-5'>最新进展</b>（2024Q4）

Qorvo在射频和电源管理领域的最新进展

了半导体行业的重大变革，还成功引领Qorvo成为射频技术的领导者。在本次专访中，Philip将为大家分享Qorvo在射频和电源管理领域的最新进展，并探讨HPA事业部如何通过技术创新应对全球电气化和互联化的挑战。

发表于 11-17 10:57 •457次阅读

用于柔性传感的凝胶基摩擦纳米发电机

随着物联网和人工智能的普及，柔性传感技术飞速发展。为满足实际应用，迫切需要寻求一种能实现可穿戴、便携且自供电的柔性传感器。摩擦纳米发电机（TENGs）作为一种新型的自供电传感装置，在

发表于 11-14 10:48 •358次阅读

用于<b class='flag-5'>柔性</b>传感的凝胶<b class='flag-5'>基</b>摩擦<b class='flag-5'>纳米</b><b class='flag-5'>发电机</b>

芯片和封装级互连技术的最新进展

近年来，计算领域发生了巨大变化，通信已成为系统性能的主要瓶颈，而非计算本身。这一转变使互连技术 - 即实现计算系统各组件之间数据交换的通道 - 成为计算机架构创新的焦点。本文探讨了通用、专用和量子计算系统中芯片和封装级互连的最新进展，并强调了这一快速发展领域的关键技术、挑战和机遇。

发表于 10-28 09:50 •390次阅读

风力发电机有哪些类型？如何分类？

风力发电机是一种将风能转换为电能的设备，广泛应用于可再生能源领域。根据其设计、结构和应用场景的不同，风力发电机可以分为多种类型。以下是一些主要的分类方式和相应的风力发电机类型：按叶片数量分类：单

发表于 10-23 14:19 •1027次阅读

发电机失磁对发电机自身的影响有哪些

发电机失磁是指发电机转子磁场的消失或减弱，导致发电机无法正常工作。失磁现象对发电机自身的影响是多方面的，包括对发电机本身、电力系统以及设备安

发表于 09-26 18:14 •862次阅读

发电机失磁后带有功负荷的多少与什么无关

发电机失磁后，其继续带有功负荷的能力与多个因素紧密相关，但具体来说，有几个方面是与发电机失磁后继续带有功负荷的多少不直接相关的： 发电机转速：虽然发电机转速对

发表于 09-26 17:35 •380次阅读

2分钟解决纳米发电机测试难题-教你配置合理方案#摩擦纳米发电机 #纳米发电机 #电路知识 #电子工程师

电路发电机

安泰小课堂

发布于 :2024年06月21日 17:32:34

自励发电机的电压建立条件是什么

自励发电机，又称为无刷发电机，是一种不需要外部励磁电源的发电机。它通过自身的磁场来产生电能。自励发电机广泛应用于电力系统、船舶、工业等领域。本文将详细介绍自励

发表于 06-13 16:28 •1635次阅读

百度首席技术官王海峰解读文心大模型的关键技术和最新进展

4月16日，以“创造未来”为主题的Create 2024百度AI开发者大会在深圳国际会展中心成功举办。百度首席技术官王海峰以“技术筑基，星河璀璨”为题，发表演讲，解读了智能体、代码、多模型等多项文心大模型的关键技术和最新进展。

发表于 04-18 09:20 •690次阅读

百度首席技术官王海峰解读文心大模型的关键技术和<b class='flag-5'>最新进展</b>

脑机接口电极界面材料与改性技术进展综述

materials and modification technologies for brain-computer interfaces，文章综述了神经电极材料与改进技术的最新进展。

发表于 03-12 09:39 •1120次阅读

脑机接口电极界面材料与改性技术<b class='flag-5'>进展</b><b class='flag-5'>综述</b>

测速发电机是什么？

测速发电机是什么？是一种能够将转速转化为电能的设备，广泛应用于各行各业的生产现场。其主要作用是通过测量转子的转速，将机械能转化成电能，为工业生产提供稳定的电力支持。测速发电机采用了高精度的测速系统，能够准确地检测转子的转速，充分保证发电

发表于 02-18 14:55 •1600次阅读

发电机原理与结构 发电机功率一般是多少

发电机原理与结构 发电机是一种将机械能转化为电能的设备，是现代工业和生活中不可或缺的重要设备。它的主要原理是利用电磁感应现象，通过转动导线环（称为转子）在磁场中产生电流。本文将详细介绍发电机

发表于 01-22 10:24 •1726次阅读

两家企业有关LED项目的最新进展

近日，乾富半导体与英创力两家企业有关LED项目传来最新进展。

发表于 01-15 13:37 •676次阅读

自供电气体传感器未来发展机遇与挑战

在自供电气体传感器中，最普遍使用的能量采集器包括摩擦电纳米发电机（TENG）、压电纳米发电机（PENG）、热电发电机（TEG）和太阳能电池。

发表于 01-08 09:26 •795次阅读

搜索历史

柔性PVDF基压电纳米发电机的最新进展综述

评论