Ferroelectric Polarization‐Enhanced Performance of Flexible CuInP2S6 Piezoelectric Nanogenerator for Biomechanical Energy Harvesting and Voice Recognition Applications

材料科学 压电 铁电性 纳米发生器 能量收集 极化(电化学) 光电子学 纳米技术 能量(信号处理) 电介质 复合材料 物理 量子力学 物理化学 化学
作者
Yuncheng Zhang,Junqi Mao,Ren‐Kui Zheng,Jiawei Zhang,Yonghui Wu,Xiaobing Wang,Kexin Miao,Hongbo Yao,Liya Yang,Haiwu Zheng
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (26) 被引量:52
标识
DOI:10.1002/adfm.202214745
摘要

Abstract 2D piezoelectric materials have strong intrinsic piezoelectricity and superior flexibility, which are endowed with huge potential to develop piezoelectric nanogenerators (PENGs). However, there are few attempts to investigate the energy harvesting of 2D ferroelectric materials. Herein, an enhanced output performance is reported by ferroelectric polarization in a PENG with exfoliated 2D ferroelectric CuInP 2 S 6 (CIPS). Specifically, the polarized CIPS‐based PENG produces a short‐circuit current of 760 pA at 0.85% tensile strain, which is 3.8 times higher than that of unpolarized CIPS‐based PENG. Systematical PFM and Raman analysis reveal that the ferroelectric polarization remarkably reinforces the effective piezoelectric constant of CIPS nanoflakes and boosts the in‐plane migration and out‐of‐plane hopping of copper ions, which is the main reason for the enhancement of output performance. Furthermore, the CIPS‐based PENG can not only be utilized to harvest biomechanical energy such as wrist joints movement, but also exhibits a potential for a voice recognition system integrated with deep learning technology. The classification accuracy of a series of letter sounds is as high as 96%. This study commendably broadens the application scope of 2D materials in micro‐nano energy and intelligent sensors, which will have profound implications for exploring wearable nanoelectronic devices.
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