熔盐改性溶剂热法合成纳米结构锡酸锌钙钛矿(ABX3 )薄膜及其增强压电性能研究

研究人员针对传统压电材料输出效率低的问题，通过熔盐改性溶剂热法合成三维(3D) ZnSnO3 纳米网阵列，并嵌入PDMS薄膜制成压电纳米发电机(PENG)。该研究通过调控合成工艺获得40-80nm网状结构，使电压输出提升至3V（锤击测试），为钙钛矿纳米材料在能量收集领域的应用提供了新思路。

　　

随着全球能源需求激增与气候变化加剧，开发绿色能源技术成为迫切需求。压电材料能将环境机械能转化为电能，但传统材料如PVDF需复杂极化处理，且纳米级压电体存在输出效率低的瓶颈。尤其钙钛矿氧化物(ABX₃
)虽具潜力，但其纳米结构调控与性能优化仍是挑战。

针对这些问题，国外研究团队在《Nano Trends》发表研究，创新性地结合熔盐法与溶剂热法，成功制备出三维锡酸锌(ZnSnO₃
)纳米网阵列。通过精确控制80%乙醇/20%水的混合溶剂体系，获得直径12-27nm的网状结构，其孔隙达50nm。将10wt.%该材料嵌入PDMS薄膜后，压电纳米发电机(PENG)在锤击测试中产生6.2V峰值电压，远超传统亚微米立方体结构的1.8V输出。

关键技术包括：1) 分步合成法（水热-熔盐-溶剂热）调控纳米结构；2) SEM/XRD表征多孔H₂
Sn₃
O₇
模板演变过程；3) 介电常数优化的混合溶剂体系；4) PDMS复合薄膜的机电性能测试。

结果与讨论
SEM分析显示熔盐处理将K₂
Sn₃
O₇
颗粒从80nm重构为12-20nm的3D网状结构，而溶剂热步骤引入Zn²⁺
后节点尺寸增至40-80nm，保留50nm孔隙。XRD表征证实熔盐处理仅改变形貌，而溶剂热步骤完成ZnSnO₃
钙钛矿相转化。电学测试表明10wt.% ZnSnO₃
/PDMS薄膜在锤击时电压达3V（亚微米立方体仅1.8V），且功率输出与纳米颗粒含量呈非线性关系，提示界面阻抗的关键作用。

该研究开创性地将熔盐模板法与低温溶剂热相结合，为设计高性能钙钛矿压电材料提供了新范式。所开发的纳米网结构通过增大比表面积和优化介电环境，使能量转换效率显著提升。这项工作不仅推动了ZnSnO₃
在自供电传感器中的应用，其合成策略还可拓展至其他ABX₃
型金属氧化物的制备，为下一代柔性电子器件开发奠定基础。