压电资料具有将机械力转换为电荷的超卓才能，反之亦然。压电陶瓷如锆钛酸铅，铌镁酸铅-钛酸铅等已被大范围的运用于传感器、致动器、换能器和能量采集器。但是，陶瓷资料自身是脆性的。关于传统陶瓷资料而言，机械柔韧性和压电性是两个彼此对立的特色，进步一种功用通常会危害另一种功用。例如锆钛酸铅基陶瓷具有较高的压电功用，但由于其固有的脆性，锆钛酸铅基陶瓷不适合直接集成到柔性电子器材中。为了拓展压电资料在柔性感知等范畴的运用，需求开宣布兼具机械柔韧性和对环境机械振动或外界影响做出呼应的柔性压电陶瓷复合资料。
图1. 3D打印规划压电复合资料的示意图以及实物图
最近，北京大学工学院董蜀湘课题组，运用3D打印技能，成功制备了一种具有高机电耦合和压力灵敏的聚合物基柔性压电陶瓷复合资料，能轻松完成恣意网格形状的规划制备。实验结果表明，经过该办法打印规划的压电复合资料具有规划灵活性和机械柔韧性的特色，3D打印的压电复合资料能够拉伸至超越3倍于资料自身的长度而不开裂；被压缩到最大80%的应变后，去除外部载荷后仍能够敏捷康复到其初始形状。经过将压电陶瓷与银纳米颗粒相结合规划成压电半导体异质结结构，极化后的压电复合资料的压电电压系数也得到了明显提高，能够到达400×10-3 V m N-1。进一步研讨发现，极化后的3D打印压电复合资料对手指细微敲击都有很高的感应灵敏度，而且对自在坠落物体的冲击具有较大的电压呼应；经过机电耦合效果，能够轻松又有效地将输入的机械能转换为电能，而且无需运用任何电荷存储单元即可点亮20个商用赤色LED灯。这项研讨效果有望在未来的柔性可穿戴电子设备，机器人柔性感知和生物信号辨认等，以及机械能量收回方面具有重要运用潜力。
图2.（a）砝码冲击实验的光学图像；（b）砝码冲击实验的实时电压输出呼应；（c）极化后3D打印压电复合资料遭到外界影响示意图；（d）20个赤色LED灯被点亮前后的光学图像
该效果现在在线发表于世界重要期刊《纳米动力》（Nano Energy）。论文标题为：3D-printed flexible, Ag-coated PNN-PZT ceramic-polymer grid-composite for electromechanical energy conversion（DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104737）。该论文的榜首作者是北京大学工学院资料工程与科学系2018级博士生王泽环，董蜀湘教授是论文通讯作者。合作者还包含南边科技大学汪宏教授、济南大学青年教师郇宇。这项研讨取得国家自然科学基金委（51772005，51132001）赞助、磁电功用资料与器材北京市要点实验室的支撑。
来历 北京大学工学院
https:///science/article/pii/S2211285520302949?via=ihub#bib30
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