The invention discloses a calcium zirconate titanate calcium based flexible piezoelectric composite fiber film and a preparation method thereof and a flexible piezoelectric nano generator containing the thin film. Firstly, sol-gel method is used to prepare BCZT nano particles with high voltage electrical properties and environmental protection. Combined with the two time sol gel method and electrospinning technology, the BCZT nanoparticles and the super flexible PVDF HFP composite system are prepared. BCZT/PVDF HFP composite fiber film was obtained. The composite fiber film not only has good flexibility and piezoelectric properties, but also has the characteristics of low cost, environmental protection and strong repeatability. It is expected to be used in wearable electronic equipment, biomedicine and other fields.
【技术实现步骤摘要】
一种锆钛酸钡钙基柔性压电复合纤维薄膜及其制备方法和含该薄膜的柔性压电纳米发电机
本专利技术涉及一种锆钛酸钡钙(BCZT)纳米颗粒与聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)(PVDF-HFP)复合的柔性压电纤维薄膜的制备方法,属于功能材料和电子器件
,在微能源转换、柔性电子材料等领域具有广泛的应用前景。
技术介绍
近年来,传统能源自身存在的储量、寿命以及环境问题,使得可将机械能转化为电能的发电机受到广泛青睐。其中,压电纳米发电机不仅具有体积小、结构简单的特点,同时也能将周围环境中微小的机械能转化为电能而为纳米电子器件提供能量。压电纳米发电机的出现不仅可以实现能源系统的微小化,同时也在生物医学、无线传感等众多方面具有重要的应用前景。因其突出的压电性能,锆钛酸铅(PZT)基压电纳米发电机是目前研究及应用最多的压电纳米发电机。但众所周知,铅元素的使用会对人体健康乃至整个生态环境都造成严重的危害。因此无铅环保的压电纳米发电机的开发至关重要。在众多无铅压电材料体系中,BCZT因为其可与PZT媲美的压电性能(d33=500-620pC/N)而受到广泛关注。但因其较难的制备工艺,科学家们普遍将其应用于压电陶瓷块体中。目前BCZT几乎没有在压电纳米发电机方面的应用。此外,虽然很多压电纳米发电机都表现出良好的压电效果。但是因为其结构的非柔韧性和材料的非环保性而使得它们在柔性电子器件乃至可穿戴电子设备中的应用受限。作为PVDF共聚物中的一种,PVDF-HFP纳米纤维不仅柔韧性和疏水性极佳,且表现出一定的压电性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于,提出了一种基于BCZT纳米颗粒和P ...
【技术保护点】
1.一种锆钛酸钡钙基柔性压电复合纤维薄膜,其特征在于,所述复合纤维薄膜为锆钛酸钡钙纳米颗粒均匀分布在聚(偏二氟乙烯‑co‑六氟丙烯)纤维外表面,锆钛酸钡钙纳米颗粒尺寸均匀地分布在20‑50nm之间。
【技术特征摘要】
1.一种锆钛酸钡钙基柔性压电复合纤维薄膜,其特征在于,所述复合纤维薄膜为锆钛酸钡钙纳米颗粒均匀分布在聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)纤维外表面,锆钛酸钡钙纳米颗粒尺寸均匀地分布在20-50nm之间。2.一种锆钛酸钡钙基柔性压电复合纤维薄膜的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:1)采用溶胶凝胶法制备锆钛酸钡钙纳米颗粒;2)采用溶胶凝胶法和静电纺丝法将锆钛酸钡钙纳米颗粒与聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)复合制备锆钛酸钡钙基柔性压电复合纤维薄膜。3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤1)所述溶胶凝胶法制备锆钛酸钡钙纳米颗粒具体包括如下步骤:将无水乙醇、醋酸和乙酰丙酮进行混合得到混合液,按照锆钛酸钡钙化学式中的比例往混合液中依次加入醋酸钡、一水醋酸钙、钛酸四丁酯及乙酰丙酮锆溶解并混合搅拌;再将有机添加剂加入混合液中混合搅拌得到稳定溶胶,并在室温下老化形成凝胶,将凝胶煅烧、研磨即可得到锆钛酸钡钙纳米颗粒。4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,无水乙醇、醋酸和乙酰丙酮按照体积比为1:5:1~4:10:1进行混合;混合液中加入醋酸钡、一水醋酸钙、钛酸四丁酯及乙酰丙酮锆后的搅拌温度为20~60℃,搅拌时间为1~6h。5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述有机添加剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚二乙醇、十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基硫酸钠中的一种或多种;将有机添加剂...
【专利技术属性】
技术研发人员:曲景奎,吴应红,齐涛,
申请(专利权)人:中国科学院过程工程研究所,
类型:发明
国别省市:北京,11
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