BCZT/PVDF-PMMA压电纳米复合材料的制备及其机械能量收集性能评估

《Materials Science and Engineering: B》：Fabrication and performance evaluation of piezoelectric Ba 0.85Ca 0.15Zr 0.10Ti 0.90O 3/PVDF-PMMA nanocomposites for mechanical energy harvesting

本文综述了无铅压电材料Ba0.85Ca0.15Zr0.10Ti0.90O3 (BCZT) 与PVDF-PMMA聚合物基体复合的纳米材料，通过熔融共混法制备0-3型纳米复合材料。系统评估了其微观结构、介电性能、压电系数（d33/g33）及机械能量收集效率，在21cm冲击高度下输出电压达44.36V，峰值功率0.47mW，为自供能传感和结构健康监测提供了低成本高性能解决方案。

　　

Highlight

该研究突出了低吸水率（< 0.093%）、稳定的介电行为、增强的硬度以及强压电性之间的协同作用，彰显了BCZT/PVDF–PMMA纳米复合材料作为机械能量收集、结构健康监测和自供能传感应用中极具前景的无铅候选材料。

Conclusions

在本研究中，通过熔融混合法成功合成了由Ba_0.85Ca_0.15Zr_0.10Ti_0.90O₃ (BCZT) 嵌入PVDF–PMMA (80:20) 聚合物共混物中构成的0-3结构纳米复合材料，并进行了系统表征。通过全面分析评估了它们的结构和微观结构特征、物理性能（密度和吸水率）、机械硬度（肖氏D）、介电行为和压电性能。这些复合材料的能量收集能力在模拟机械冲击条件下得到了验证，显示出作为可持续能源解决方案的巨大潜力。