Piezo‐Phototronic PVDF/HfO 2 /Nano‐Cu Heterostructured Thin Film for Flexible Self‐Powered Multimodal Sensing

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作者
Jiawei Gu,Qiongle Peng,Xuanqi Zhong,Yi Zheng,Zhiqiang Ma,Xiaoxian Song,Ruihuan Zhang,Bao Liu,Yanhu Zhang,Zhengbao Yang
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
卷期号:13 (11): e18913-e18913
标识
DOI:10.1002/advs.202518913
摘要

The pursuit of multifunctional sensors has intensified due to their potential for integrated, efficient operation. However, realizing a flexible material that combines simplicity in the fabrication process with high performance and multifunctionality remains a formidable challenge. In this study, a multi-interface heterostructured nanofiber membrane composed of Polyvinylidene fluoride (PVDF), HfO2, and nano-copper is fabricated, leveraging the synergistic interplay of piezoelectric and piezo-phototronic effects for flexible, self-powered sensing. The incorporation of hafnium oxide (HfO2) and nano-Cu enhances the crystallinity of the piezoelectric β-phase and improves the dielectric properties, substantially boosting electromechanical performance. The resultant piezoelectric sensor achieves an output voltage of 15V and maintains stability over 5000 cycles at 5 Hz, enabling precise detection of human motions. Meanwhile, the PVDF/HfO2-based photodetector exhibits broadband sensitivity (from near-UV to near-IR), high photoresponsivity (5.67 mA W-1), high detectivity (4.14×1011 Jones), and rapid response (600 µs rising, 53 µs falling). Critically, the device demonstrates a 28.6% current enhancement under simultaneous light and pressure, highlighting a strong piezo-phototronic effect. This work presents a multifunctional fiber film for dual-mode sensing (pressure & light), with promising applications in wearable electronics and aerospace systems. Its straightforward fabrication and high performance offer a viable pathway toward next-generation, flexible, self-powered sensors.
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