具有增强压电特性的氟化双马来酰亚胺复合材料，用于运动监测

《ACS Applied Polymer Materials》：Fluorinated Bismaleimide Composites with Enhanced Piezoelectric Characteristics for Motion Monitoring

设计了一种基于氟代双马来酰亚胺树脂、氮化硼颗粒和玻璃纤维垫的柔性压电传感器（FBMI-BN），显著提升极端环境下的机械性能、热稳定性（5%分解温度410℃）、介电性能（介电常数3.2-4.8）和压电输出（20V，850nA），优化后传感器耐久性超12000次循环，已应用于人体运动监测和羽毛球动作分析。

　　

在恶劣环境下，设计并开发一种功能与结构高度集成的复合材料的需求非常大。本研究基于氟化双马来酰亚胺（FBMI）树脂、氮化硼（BN）颗粒和玻璃纤维垫，开发出一种灵活的压电传感器（FBMI-BN），以克服传统压电传感器在极端环境（高温、高湿度、强酸/强碱等）中的局限性。实验结果表明，添加氮化硼显著提升了该复合材料的机械性能、热稳定性（分解温度5%时为410°C；玻璃化转变温度为270°C）、介电性能（介电常数为3.2–4.8，介电损耗为0.01–0.06）、导热性以及压电性能。这些复合薄膜的储能模量为6–13 GPa，拉伸强度为13–25 MPa，杨氏模量为500–2500 MPa。优化后的FBMI-BN10%传感器具有出色的压电输出（20 V和850 nA），响应/恢复时间快（分别为17/23 ms），灵敏度高（1.17 V·kPa^–1），且耐用性优异（超过12000次循环）。通过实时检测人体运动和羽毛球击球动作，展示了其在可穿戴电子设备和运动监测中的实际应用价值。这项工作为设计能够在恶劣条件下运行的高性能传感器提供了一种可靠的策略。