一种基于高压静电纺丝工艺制备的P(VDF-TrFE)/PZT压电传感器及其在睡眠监测中的应用

针对日常睡眠监测的需求,提出一种基于高压静电纺丝工艺制备的P(VDF-TrFE)/锆钛酸铅(PZT)压电传感器并对其性能进行了研究。首先,介绍了P(VDF-TrFE)/PZT压电传感器的制作及封装流程。其次对其灵敏度,频率响应特性,瞬时响应和稳定性等进行了测试。结果表明,该传感器不仅具有良好的微观外貌形态,且相比于纯P(VDF-TrFE)压电传感器0.73 V/N的灵敏度,制备的含30%PZT的P(VDF-TrFE)/PZT压电传感器灵敏度是纯P(VDF-TrFE)压电传感器的2.5倍,达到了1.78 V/N。此外在低频下能够保持稳定压电输出且具备2 ms较快的响应时间。最后采用自制的P(VDF-TrFE)/PZT压电传感器测量人体心冲击信号,并通过支持向量机(SVM)训练睡眠分期模型实现了对睡眠质量的监测,四分类模型平均准确率达到72.5%,为可穿戴睡眠监测传感器的选择提供了参考。

P(VDF-CTFE)/DA@BTO层叠式结构复合薄膜的介电与储能特性研究

聚偏氟乙烯(PVDF)基聚合物在高储能密度、高脉冲储能领域具有广泛的应用前景。本文采用钛酸钡(BTO)纳米颗粒掺杂聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯(P(VDF-CTFE))溶液,采用流延法制备P(VDF-CTFE)/BTO复合薄膜,探讨了不同BTO掺杂含量对复合薄膜微观结构、介电性能、储能特性的影响;采用多巴胺(DA)改性BTO以提升BTO与聚合物基体的相容性,改善复合薄膜的介电常数和电气强度;同时利用薄膜层间“击穿阻碍效应”制备层叠式结构复合薄膜以提升薄膜的储能特性。结果表明:使用DA改性BTO质量分数为10%的P(VDF-CTFE)/DA@BTO复合薄膜作为中间层、P(VDF-CTFE)作为外层制备的PV-BT-PV层叠式三明治结构复合薄膜,介电常数达到10.44,最大电气强度为362.25kV/mm,在500kV/cm电场强度下的充放电效率达到86.63%。

退火对PI/TiO_(2)/Pt/P(VDF-TrFE)/Pt柔性复合膜的铁电性的影响

本文采用溶胶凝胶法制备了PI/TiO_(2)/Pt/P(VDF-TrFE)/Pt柔性复合膜,研究了退火温度对复合膜中β相含量的影响。SEM电镜扫描结果显示,复合膜为截面清晰、结构致密性好、透光性强的二维结构。XRD衍射结果显示,在一定范围内,提高退火温度有助于α晶群转变为β晶群,130℃下β相含量达到最高,超过阈值温度后,结晶过程受到破坏,β相晶群含量明显下降。铁电测试结果显示130℃下,剩余极化强度最高为8.76μC·cm-2;温度继续升高会使铁电极化强度有明显下降,这可能与温度过高导致缺陷增多有关。

P(VDF-HFP)基凝胶电解质染料敏化纳米TiO_2薄膜太阳电池

采用循环伏安法(CV)研究了凝胶电解质中I- 3/I-氧化还原行为, 凝胶电解质中I- 3/I-的表观扩散系数和相应的稳态扩散电流明显低于液体电解质. 通过对阴/阳离子的结合能和孔穴阻塞作用的研究解释了凝胶电解质电导率较液体电解质发生变化的原因. 制备的凝胶电解质电池具有较高的光电转换效率(6.6%), 其短路电流密度( J sc )仅比液体电解质电池低0.3～0.4 mA/cm2, 电池效率也仅低约0.6%.

以水作相分离造孔剂制备P(VDF-HFP)/PMMA聚合物电解质膜

介绍了一种以水代替常用的有机物质作为相分离造孔剂制备混合型聚合物电解质的新方法 .所研究的混合型聚合物为聚 (偏二氟乙烯 -六氟丙烯 )和聚甲基丙烯酸甲酯的混合物 .扫描电镜 SEM图表明这种混合型聚合物膜具有蜂窝状结构 ,有利于膜电导率的增加 .利用 FTIR,XRD和 DSC等方法研究了混合型聚合物电解质中两种聚合物间的相互作用 .用电化学交流阻抗方法测得在 3 0℃下 P( VDF-HFP) /PMMA摩尔比为 1 :1的混合型聚合物电解质的离子电导率为 0 .80 4× 1 0 - 3S/cm.对照其它方法 ,本方法具有制备容易。

P(VDF-HFP)-PMMA/CaCO3(SiO2)复合聚合物电解质的电化学性质

采用激光扫描共焦显微镜、X射线衍射、循环伏安和交流阻抗等方法对由聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(P(VDF-HFP))、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及纳米碳酸钙(二氧化硅)制备的几种复合聚合物电解质(CPE)膜P(VDF-HFP)-PMMA/CaCO3(SiO2)的性能进行了研究.结果表明,PMMA的加入能提高CPE的吸液率,从而增大其离子导电率.在P(VDF-HFP)与PMMA质量比为1∶1条件下制得的CPE性能最佳.用P(VDF-HFP)-PMMA为聚合物基体与纳米级SiO2、CaCO3进行复合制成的聚合物膜,无机粒子的加入没有破坏原来聚合物非晶结构;室温下CPE的电导率达到3.42 mS.cm-1;电化学稳定窗口为4.8 V.电池Li/CPE/GMS(石墨基材料)的测试证明,CPE与石墨负极有很好的相容性.聚合物电池Li/CPE(CaCO3)/LiCoO2比Li/CPE)(SiO2)/LiCoO2具有更优越的倍率放电性能.

聚合物电解质P(VDF-HFP)/PVP的制备和性能研究

以聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)与聚偏氟乙烯-六氟丙烯[P(VDF-HFP)]的混合物为基质,用相转移法制备了聚合物电解质P(VDF-HFP)/PVP。采用扫描电子显微镜、交流阻抗和线性扫描伏安方法对聚合物电解质进行了表征,并对组装的Li-CoO2/Li聚合物锂离子电池进行了性能检测。结果表明:这种聚合物电解质具有丰富的微孔,吸液率可达到530%,电化学稳定窗口为5.50 V,室温下的离子电导率为5.85×10-3S/cm;聚合物锂离子电池0.1C充放电时,首次放电容量为136mAh/g,放电平台约为3.88 V;30次循环后,放电容量仍保持在139 mAh/g。循环过程中,充放电效率为98.9%,1C放电容量为0.1C放电容量的94%。

P(VdF-HFP)型聚合物电解质的结构和导电性研究

制备了以偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物[P(VdF-HFP)]为基质的聚合物电解质,并测定了该类电解质的电导率。讨论了锂盐浓度、增塑剂配比、纳米SiO_2粉末掺入等对离子电导率的影响。结果表明:以P(VdF-HFP)为基质的电解质室温电导率最高达到2.81×10^(-3)S/cm。利用红外、扫描电镜、X射线衍射分析对聚合物电解质的结构和性能进行了表征,探讨了聚合物电解质膜的各组分间相互作用的规律。

添加无机粒子的P(VDF-HFP)-PMMA复合聚合物电解质的性能

研究了以PP/PE/PP(聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯)膜为支撑体,P(VDF-HFP)(聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯))-PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)为聚合物基体,与纳米级SiO2、CaCO3进行复合构成的聚合物电解质膜(CPE)的性能。借助X射线衍射、电化学阻抗、电池的首次充放电、倍率放电和充放电循环测试,考察了复合聚合物电解质CPE(SiO2)和CPE(CaCO3)的结构以及它们与LiFePO4正极材料、金属锂的相容性。结果表明:无机粒子的加入没有改变原来聚合物P(VDF-HFP)-PMMA非晶结构;两种电解质构成的电池的首次充放电性能相差不大,但是循环性能后者优于前者;LiFePO4/CPE(CaCO3)/Li构成的电池的倍率放电性能、放电容量和容量保持率均优于LiFePO4/CPE(SiO2)/Li电池;CPE(CaCO3)与LiFePO4、金属锂的相容性更好。

P(VDF-HFP)/Al_2O_3基聚合物电解质薄膜的研究

采用溶液浇注和电解液吸收的方法制得了P(VDF HFP) /Al2 O3 基聚合物凝胶电解质薄膜。用这种方法得到的共混薄膜具有较高的电解液吸收率及良好的机械性能。电化学阻抗谱的结果表明 ,与纳米粒径Al2 O3 共混得到的薄膜和镍电极具有较低的界面电阻。另外 ,由于该结构的半结晶性 ,DSC测试并没有发现该共混薄膜的玻璃化转变温度Tg。将此电解质隔膜组装成半电池后表现出优良的充放电性能。

溶剂挥发法制备聚合物电解质P(VDF-HFP)/PVP及其性能

以聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)与聚偏氟乙烯-六氟丙烯[P(VDF-HFP)]的共混物为基质,通过溶剂挥发法制备聚合物微孔膜,将其浸取电解液后制成聚合物电解质并组装LiCoO2/Li聚合物锂离子电池。采用扫描电子显微镜、差热-热重分析、交流阻抗、线性伏安扫描等技术对制备的聚合物微孔膜及电解质进行表征,采用恒流充放电方法对组装的聚合物锂离子电池进行电化学性能测试。结果表明:溶剂挥发法制得的聚合物膜孔穴丰富,液态电解质吸液率可达到480%;浸取电解液后获得的聚合物电解质室温离子电导率为4.79×10-3 S/cm,电化学稳定窗口为5.5 V;基于该聚合物电解质装配的LiCoO2/Li电池在0.1C倍率充放电时,首次放电容量为142.37 mA·h/g,放电平台约为3.86 V,30次循环后容量仍保持有136.68 mA·h/g,库仑效率稳定在97%左右。

增强型P(VDF-HFP)-PMMA聚合物电解质的制备和性能

以P(VDF-HFP)-PMMA(聚四氟乙烯六氟丙烯-聚甲基丙烯酸甲酯)为聚合物基体,利用直接挥发法制备了PP/PE/PP复合膜增强型聚合物电解质。采用激光扫描共焦显微镜(LEXT),线性伏安,交流阻抗和恒流充放电循环等测试手段,考察了PMMA的添加对聚合物电解质性能的影响。实验结果表明:PMMA的加入能使聚合物电解质吸收更多的液体电解液,从而增大离子电导率。当P(VDF-HFP)∶PMMA=1时,室温下吸液量高达306%,电导率达到1.63 mS/cm,电化学稳定窗口高达5.2V。以LiCoO2为正极、锂片为负极,采用该隔膜组装的聚合物锂离子电池具有很好的循环稳定性。

离子液体凝胶聚合物电解质PP13TFSI-LiTFSI-P（VdF-HFP）的电化学性能

采用溶液浇铸法将N-甲基-N-丙基哌啶二（三氟甲基磺）亚胺（PP13TFSI）、二（三氟甲基磺）亚胺锂与偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物（P（VdF—HFP））混合制备离子液体凝胶聚合物电解质（ILGPEs）．通过扫描电子显微镜观察发现，这种离子液体凝胶聚合物电解质由于液体相的均匀分布而具有疏松的结构．采用电化学阻抗、计时电流法、线性扫描伏安法测试了电解质的离子电导率、锂离子迁移数和电化学窗口．室温下离子液体凝胶聚合物电解质的离子电导率和锂离子迁移数分别是0．79mS／cm和0．71，电化学窗口为0-5．1VV8．Li＋／Li．电池性能测试表明，这种离子液体凝胶聚合物电解质在Li／LiFePO4电池中是稳定的，放电容量在30、755D150mA／g倍率下分别为135、117和100mAh／g，电池经100个循环后容量保持在i00％而几乎没有衰减．

新型压电共聚物P(VDF-HFP)薄膜驻极体

通过正负电晕极化、热刺激放电电流谱(TSD)、激光振动测量与分析等方法,研究了用流延法制备的经过机械热拉伸前后的两种不同HFP含量(HFP含量分别为4.7%和5.9%)新型共聚物薄膜的驻极体特性.实验结果说明,拉伸前后的这类共聚物薄膜均是极性材料,即充电极化后的材料内部同时存在取向偶极子和俘获空间电荷.正电晕极化较负电晕极化更能提高偶极电荷和空间电荷的热稳定性.对样品实施的机械热拉伸工艺能显著增强材料的极化强度,即不仅增加了取向偶极子的浓度,而且空间电荷的储存密度也大大上升;同时在一定程度上改善了空间电荷的热稳定性.但HFP含量的上升则显著降低了偶极子取向强度和空间电荷的俘获能力.HFP含量为4.7%的共聚物薄膜具有高达133pm/V的逆压电d33系数.

改性P(VDF-HFP)基凝胶聚合物电解质研究进展

凝胶聚合物电解质是先进锂离子电池材料研究的重点之一,对其未来的发展起到至关重要的作用。总结了国内外近年来聚合物锂离子电池改性P(VDF-HFP)凝胶聚合物电解质的研究成果;重点介绍了共混凝胶聚合物电解质和纳米复合凝胶聚合物电解质的制备方法及其离子导电性;并对P(VDF-HFP)基凝胶聚合物电解质在锂离子电池中的应用做出了展望。

退火对P(VDF-HFP)共聚物薄膜结构和介电性能的影响

设法提高电介质材料的介电性能和击穿特性,进而改善PVDF基的电介质脉冲电容器储能性能,对于促进其在军事和民用领域的应用具有重要意义。偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP))是一类综合性能优良的电介质材料。为了进一步提高其介电性能,文章首先通过溶液流延法制得P(VDF-HFP)薄膜,在不同温度和时间下对其进行退火处理,以考察后处理对P(VDF-HFP)晶体结构及介电性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和示差扫描量热分析(DSC)对样品的晶体结构、结晶度和电活性β相含量进行表征,并对薄膜的介电性能进行测试。结果表明,退火处理可有效提高P(VDF-HFP)共聚物的β相含量,在120℃下退火12 h,体系的β相含量可高达92.1%,对应的介电常数可达15.3(100 Hz),较原始薄膜提高45%,同时样品介电损耗可降至0.019。

基于静电纺P(VDF-TrFE)/BaTiO_(3)压电复合薄膜的制备及其性能

为了探究压电纳米发电机在给电子设备供电领域的应用潜力,提出一种在湿度变化的条件下通过静电纺丝法制备聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)(P(VDF-TrFE))/钛酸钡(BaTiO_(3))复合纳米压电薄膜的方法。利用扫描电镜、X射线衍射仪对压电薄膜进行表征,并以薄膜为基材制备纳米发电机,利用激振设备对其压电性能进行评估。激振实验表明,当纺丝环境相对湿度为65%时,由P(VDF-TrFE)质量分数为10%、BaTiO_(3)质量分数为1%的纺丝液制备的复合薄膜纳米发电机的压电响应输出最高,相较纯P(VDF-TrFE)提高了约2.0倍。实验表明,该纳米发电机可从日常运动中收集能量并为单片机供电,因此其在给低功耗电子设备供电领域具有较大的应用潜力。

基于高压静电纺丝法制备的P(VDF-TrFE)/ZnO/GR复合膜压电性能研究

提出了一种利用高压静电纺丝法制备P(VDF-TrFE)/ZnO/Graphene(以下简称GR)复合纳米纤维薄膜的方法,并对其压电性能进行了研究。首先,利用扫描电镜(SEM)观测复合薄膜的表面形貌并分析其X射线衍射(XRD)图谱。其次,将薄膜封装为三明治结构的压电纳米发电机(PNG)并研究了其压电性能。结果表明,含10%ZnO、0.1%GR的P(VDF-TrFE)/ZnO/GR复合薄膜压电纳米发电机开路输出电压和短路输出电流峰值为12.6 V、7.88μA,约是纯P(VDF-TrFE)薄膜的2.7倍、3.1倍。在激振力大小3.5 N,频率为5 Hz的条件下P(VDF-TrFE)/ZnO/GR压电纳米发电机的最大瞬时输出功率为33.85μW,持续激振21 min后,LTC3588-1毫微功率能量收集电源可以稳定输出3.3 V电压1.5 s。P(VDF-TrFE)/ZnO/GR压电纳米发电机具有良好的压电性能,具有成为自供电设备的潜力。

锂离子电池用多孔P(VDF-HFP)基聚合物电解质膜研究进展

聚合物电解质膜是聚合物锂离子电池的重要组成部分,其离子电导率、机械强度等特性是决定锂离子电池工作性能的重要因素。以多孔偏氟乙烯-六氟丙烯基聚合物P(VDF-HFP)为基体的电解质体系具有优良的综合性能,得到了众多研究者的关注,相关研究成果已经应用到聚合物锂离子电池的产业化中。就有关领域对多孔P(VDF-HFP)基聚合物电解质膜研究进展进行了简要评述。

碳纳米管改性P(VDF-HFP)基聚合物电解质的电学性能研究

制备了以偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物P(VDF-HFP)为基质的聚合物电解质,并掺入碳纳米管,测定该电解质的交流阻抗特性和直流伏安特性。结果表明,加入适当碳纳米管可以提高电解质的离子电导率,改善电解质的电学性能。