Robust and Flexible Piezoelectric Lead-Free Zn-BCZT/PVDF-HFP Nanogenerators for Wearable Energy Harvesting

材料科学 纳米发生器 压电 扫描电子显微镜 复合材料 结晶度 傅里叶变换红外光谱 聚偏氟乙烯 微观结构 介电谱 聚合物 化学工程 电化学 工程类 化学 物理化学 电极
作者
Amina Ben Ayed,Ayda Bouhamed,Hanen Nouri,N. Abdelmoula,Hamadi Khemakhem,Olfa Kanoun
出处
期刊:ACS applied electronic materials [American Chemical Society]
卷期号:5 (8): 4282-4295 被引量:44
标识
DOI:10.1021/acsaelm.3c00562
摘要

Herein, flexible piezoelectric nanogenerators were fabricated based on polymer composites containing synthesized lead-free piezoceramics Ba 0.85 Ca 0.15 Zr 0.10 Ti 0.90 O 3 (BCZT) and zinc-doped BCZT (Zn-BCZT). Polyvinylidene fluoride- co -hexafluoropropylene (PVDF-HFP)-based composites were prepared through the solution casting method. The morphology and microstructure were investigated using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), and scanning electron microscopy (SEM). The distributions of crystallinity and β-phase fractions were also studied. Impedance measurements illustrate the accumulation of space charge in the high-frequency range and the existence of a non-Debye relaxation. The results show that a 10 wt % Zn-BCZT/PVDF-HFP nanogenerator can generate a maximum peak-to-peak output voltage of 3.3 V and a power of 2.13 μW for a load resistance of 1 MΩ under mechanical shaking. This nanogenerator can successfully harvest a good output voltage of up to 8 V under daily life movements such as walking. This study demonstrates the importance of doping zinc within BCZT to boost the piezoelectric performance as it contributes to minimize the crystallite particle size and enhance the crystal β-phase transformation of the polymer matrix. Hence, the 10 wt % Zn-BCZT/PVDF-HFP nanogenerator has great potential for use in wearable technologies. Furthermore, the nanogenerator demonstrates good stability over 1800 cycles of repetitive load and good reliability even after 1 year. These results indicate the robustness of the developed nanogenerator in practical applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
大模型的应助被阿智采纳,获得50
刚刚
刚刚
刚刚
彭于晏的应助被ddl采纳,获得20
1秒前
1秒前
大得瑟怪发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
loii给yyyyy的求助进行了留言
3秒前
见路不走发布了新的文献求助10
5秒前
天天快乐的应助被逆风飞扬采纳,获得10
5秒前
丫头发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
123456789发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
112发布了新的文献求助10
6秒前
阿柱哥发布了新的文献求助10
7秒前
xrl发布了新的文献求助10
7秒前
Ruixiang发布了新的文献求助10
9秒前
顾矜的应助被人间慈悲采纳,获得30
10秒前
11秒前
缘来如风完成签到,获得积分10
11秒前
Tianna发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
阿柱哥完成签到,获得积分10
13秒前
善良烧鹅发布了新的文献求助10
17秒前
LutongZhang发布了新的文献求助10
18秒前
见路不走发布了新的文献求助10
18秒前
Victoria完成签到 ,获得积分10
18秒前
zzz完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
19秒前
11111完成签到,获得积分10
19秒前
Jasper的应助被研友Zby14n采纳,获得10
20秒前
好好完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
23秒前
Elowen发布了新的文献求助10
23秒前
24秒前
七月流火的应助被kai采纳,获得50
25秒前
25秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 14 Volume Set, 2nd Edition(本书共14册,本求助8volume-14volume共7册,独立harcover版本,非网络版本e-EROS 版,不能网络版转化PDF或提取PDF) 2000
Aspects of Post-SPE Phonology 2000
Nanocomposite Removal of Pesticides from Wastewater 1500
Practical Manual of Forensic Psychophysiology: Methodology, Execution, and Fields of Application 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre 666
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 内科学 复合材料 催化作用 心理学 人工智能 细胞生物学 光电子学 无机化学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7922791
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9418571
关于积分的说明 20931299
捐赠科研通 7518137
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3364502
关于科研通互助平台的介绍 2501622
邀请新用户注册赠送积分活动 2395701