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Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Keramik-Verbundgewebe mit Flexibilität, Luftdurchlässigkeit und hohe Leistung

Zeit:2021-08-02 Treffer:

Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technik, tragbare elektronische Geräte werden in der Biomedizin und anderen Bereichen immer häufiger verwendet. Gleichzeitig, Menschen haben höhere Ansprüche an Komfort und Akkulaufzeit. Traditionelle piezoelektrische Keramik, wie Bleizirkonattitanat (PZT), haben eine hohe piezoelektrische Leistung, aber hohe Steifigkeit und Sprödigkeit; Während PVDF und andere piezoelektrische Polymere einen niedrigeren Elastizitätsmodul haben, aber ihre piezoelektrischen Eigenschaften sind schwach. Daher, Es ist eine wichtige Forschungsrichtung, die Vorteile der beiden zu kombinieren, um flexible piezoelektrische Materialien zu entwickeln.










In diesem Kontext, Das Forschungsteam der City University of Hong Kong hat ein flexibles, durchlässiges und leistungsstarkes tertiäres piezoelektrisches Keramik-Verbundgewebe basierend auf dem templatunterstützten Sol-Gel-Verfahren, mit einzigartiger interner mehrstufiger Struktur, die die mechanischen Eigenschaften effektiv verstärken kann.










Das piezoelektrische Verbundgewebe besteht aus PZT-Keramikskelett und P (VDF-TRFe) Glasur, und beidseitig Kupfergewebe als Elektroden angebracht. Ähnlich der verwendeten Stoffvorlage, die mehrsträngigen Keramikfasern im Submillimeterbereich, die miteinander verflochten sind, bilden das PZT-Keramikskelett, während die PZT-Fasern im Mikrometerbereich, aus denen das Keramikfaserbündel besteht, Sekundärstrukturen sind. Das P (VDF-TrFE) Mit PZT-Keramikgerüst beschichtete Folie bietet bessere mechanische und piezoelektrische Eigenschaften für das piezoelektrische Verbundgewebe. Die einzigartige interne mehrstufige Porenstruktur verleiht dem Stoff außerdem eine gute Luftdurchlässigkeit, die Luftdurchlässigkeit beträgt bis zu 45,1 mm /s.










Verglichen mit dem traditionellen piezoelektrischen Verbundstoff, das piezoelektrische Verbundgewebe hat einen höheren Elastizitätsmodul (0.35gpa), Bruchfestigkeit, Verlängerung, Zähigkeit (0.125MJ /m3) und Bruchenergie in den mechanischen Eigenschaften. In Bezug auf piezoelektrische Eigenschaften, das Gewebe ist in der Lage, eine Leerlaufspannung von . zu erzeugen 128 V, genug zum anzünden 75 LEDs gleichzeitig.








Luftdurchlässigkeit und mechanische Eigenschaften von piezoelektrischen Keramikverbundfasern





Bewertung der potenziellen Anwendungen des piezoelektrischen Verbundstoffs bei der Überwachung der menschlichen Bewegung und der Energiesammlung, die Forscher nutzten es als Einlegesohle für eine Schuhsohle, um die beim Gehen des Menschen erzeugte Energie in elektrische Signale umzuwandeln. Als es als Schrittzähler verwendet wurde, 63 Schritte wurden innerhalb von 2 Minuten erfolgreich aufgezeichnet und gleichzeitig auf dem Telefonbildschirm angezeigt. Bei Verwendung als Energy-Harvesting-Gerät, die im Kondensator gespeicherte Spannung steigt während des 36s Trample auf 3,1V. Die im Kondensator gespeicherte Energie kann weiter verwendet werden, um den elektronischen Zähler zu versorgen, die 16s lang weiter betrieben werden kann.


Die Erforschung der mehrstufigen Struktur des piezoelektrischen Gewebedesigns und die Herstellung eines Funktionskonzepts zur Verbesserung der traditionellen piezoelektrischen Eigenschaften von piezoelektrischem Material bieten einen neuen Gedankengang, zur selben Zeit, es achtet mehr auf die Luftdurchlässigkeit, piezoelektrisch, Flexibilität und Beharrlichkeit auf der Balance-Strategie, um die Funktionsmaterialien in tragbaren Geräten und die Anwendung der flexiblen Elektronik weiter zu fördern.


Hierarchisch vernetztes piezokeramisches Textil mit ausgewogener Leistung in Piezoelektrizität, Flexibilität, Zähigkeit und Luftzähigkeit "ist veröffentlicht in Advanced Functional Materials.




(Quelle: Offizielles Mikro von Textile Herald)