柔性压电-热电耦合纳米纤维发电机，用于自供电的多模态传感系统

《Advanced Functional Materials》：Flexible Piezoelectric-Thermoelectric Coupled Nanofiber Generator for Self-Powered Multimodal Sensing System

热电纳米纤维膜通过PVDF-HFP/Bi2Te3核壳结构实现高柔韧（8.87MPa）与高透气（1235g/m2·d）特性，压力传感灵敏度25V/0.5N，温度系数2.4mV/5K，可同步监测皮肤运动与温度变化，为电子皮肤提供多功能传感新方案。

　　

摘要

目前主流的热电材料在功率输出性能方面表现出色，但其缺陷（如高脆性和较差的弯曲适应性）严重限制了它们在可穿戴设备领域的应用。为了解决这一问题，本研究采用聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP）作为核心，铋碲化物（Bi₂Te₃）作为外壳，制备了一种具有核壳结构的纳米纤维膜。该薄膜不仅保留了压电性和热电性的性能特点，还具备优异的机械柔韧性（弹性模量低至8.87 MPa）和透气性（水蒸气渗透率高达1235 g m^?2 day^?1），从而实现了热电材料刚性与柔韧性的结合。同时，该薄膜对压力变化敏感：在0.5 N的压力下可产生25 V的开路电压，在5 K的温差下可产生2.4 mV的电压，从而能够精确采集压力和温度信号。在验证实验中，该薄膜能够准确且同步地监测人体皮肤表面的运动状态和温度变化，为电子皮肤的多功能传感技术提供了新的途径。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。