具有双模式传感能力的混合纳米发电机在智能材料识别与能量收集中的突破性应用

本文推荐一种基于电纺聚偏氟乙烯/钛酸钡（PVDF/BTO）复合膜的混合纳米发电机（HNG），创新性地整合了摩擦电（Z-TENG）、压电（Z-PENG）和热电（TEG）机制，实现材料分类（96%准确率）与温度检测双模态传感。通过BTO纳米颗粒的协同效应，电压输出提升157.7%，结合机器学习（CNN）实现多信号分析，为自适应机器人和环境感知提供自供电解决方案。

　　

Highlight

这项研究通过静电纺丝技术制备了PVDF/BTO复合薄膜作为核心功能组件，其中PVDF基体对环境温度波动表现出卓越的铁电响应性，而钙钛矿结构的BTO纳米颗粒则提供了增强的压电和介电特性，为混合能量收集奠定了基础。

Materials

所有化学试剂均购自商业供应商且未经进一步纯化：聚偏氟乙烯（PVDF）粉末（阿拉丁，中国上海）；纳米钛酸钡（BTO，纯度99.9%，阿拉丁）；去离子水（电阻率18.2 MΩ·cm，陶氏化学，上海）；N,N-二甲基甲酰胺（DMF，高效液相色谱级，上海泰坦科技）。

Design and preparation of PVDF/BTO composite films by electrospinning

首先通过对比试验确定PVDF的最佳质量比。结果显示，PVDF的质量比为...（注：原文此处不完整，暂略后续内容）

Characterization results and analysis of composite films

图1(a)展示了含不同BTO纳米颗粒含量的电纺PVDF纳米纤维的形态演变SEM图像。纯PVDF纤维表面光滑，平均直径为0.20±0.056 μm（图1(c)）。值得注意的是，添加5 wt% BTO纳米颗粒后，纤维直径显著增加至0.22±0.075 μm（图1(d)），这种尺寸变化与BTO引起的溶液粘度增加相关。

Conclusion

本章探讨了PVDF/5 wt%BTO复合膜在能量收集和物体识别领域的综合应用。基于该高性能材料，我们设计并制造了集成Z-TENG、Z-PENG和TEG的HNG多功能传感器。这种创新设计通过结合多种能量转换机制，实现了高效的多模态能量收集与传感。

BTO的引入显著提升了...（注：原文此处不完整，暂略后续内容）

（翻译说明：采用"铁电响应性""钙钛矿结构"等专业表述，保留Z-TENG等缩写并标注中文，使用"±""wt%"等原符号格式，省略未完成的实验细节部分）