ZnO/BaTiO3纳米填料增强PVDF/PEG复合膜的压电性能及其在纳米发电机与紫外传感中的双功能应用

本文通过非溶剂致相分离（NIPS）技术制备了聚偏氟乙烯（PVDF）/聚乙二醇（PEG）基纳米复合膜，通过掺杂氧化锌（ZnO）和钛酸钡（BaTiO3）纳米颗粒实现了压电纳米发电与紫外传感的双重功能。研究发现，0.5 wt.%纳米填料浓度下复合膜表现出最优性能（输出电压1.4 V），同时揭示了高填料浓度（>3 wt.%）会降低β相含量。该研究为柔性电子器件开发提供了新材料策略。

　　

Highlight

本研究通过非溶剂致相分离（NIPS）技术开发了具有双功能特性的PVDF/PEG基纳米复合膜，创新性地将氧化锌（ZnO，27.04±0.7 nm胶体形态）和钛酸钡（BaTiO₃，67.84±1.7 nm立方形态）纳米填料引入体系。有趣的是，这些"纳米小精灵"在0.5 wt.%浓度时就能让复合膜"电力十足"——产生1.4 V的峰峰值电压，同时还能敏锐捕捉紫外线信号。

Materials

实验采用分子量53万的PVDF（Biosynth-Carbosynth）和PEG1500（BDH），搭配50 nm BaTiO₃和18 nm ZnO纳米颗粒（US Research Nanomaterials）。就像精心准备的烹饪原料，所有材料都保持"原汁原味"直接使用。

Morphological and structural characterization of nanoparticles

透射电镜（TEM）图像显示，ZnO纳米颗粒像一群抱团的"小圆球"（27.04±0.7 nm），而BaTiO₃则像规整的"小方糖"（67.84±1.7 nm）。它们的电子衍射图案就像独特的"纳米指纹"，验证了晶体结构的真实性。

Conclusion

这项研究就像给PVDF/PEG基体装上了"纳米引擎"——0.5 wt.%填料浓度的PZB0.5复合膜不仅β相含量提升（FTIR/XRD证实），还兼具优异的压电发电和紫外传感能力。但要注意，当"贪心"地加入超过3 wt.%纳米填料时，反而会削弱材料的结晶度和性能，这就像给蛋糕加太多糖会适得其反。