聚偏二氟乙烯/氯石30B纳米纤维执行器的增强型压电响应

《Scientific Reports》：Enhanced piezoelectric response of polyvinylidene fluoride/Cloisite 30B nanofiber actuators

　　

摘要

本研究通过调控一维受限纳米结构中的晶相，成功制备出高电活性的驱动器。通过间隙纺丝法制备出取向良好的小直径PVDF纳米纤维，这种纳米限制效应使得晶体结构中以极性较强的β相为主。仅添加0.04 wt%的Cloisite 30B纳米颗粒，就能通过聚合物链与黏土片层间的相互作用进一步提升分子取向。这类高度取向的PVDF/Cloisite 30B纳米纤维的β相占比达到91%，其介电常数比随机取向的纯PVDF纳米纤维高21%，弹性模量则高出95%。研究人员还通过设计单压电晶片驱动器来评估这些纳米纤维的压电性能，在2 V/μm的电场作用下，该驱动器的位移可达12.8 μm，其压电效率显著高于现有文献中报道的同类驱动器。