【摘 要】
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随着便携式电子设备的广泛应用,人们对能量来源的需求越来越高,但传统的电池使用寿命短、能量储存能力有限、效率低,且存在污染环境的可能性。压电能量收集技术是一种基于压电效应的高效能量收集方式。聚偏氟乙烯-六氟丙烯(（poly（vinylidene fluoride-hexafluoroproylene）,PVDF-HFP）是一种被广泛应用于能量收集技术的高分子材料,具有质量轻、机械强度高、柔韧性好、高
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随着便携式电子设备的广泛应用,人们对能量来源的需求越来越高,但传统的电池使用寿命短、能量储存能力有限、效率低,且存在污染环境的可能性。压电能量收集技术是一种基于压电效应的高效能量收集方式。聚偏氟乙烯-六氟丙烯(（poly（vinylidene fluoride-hexafluoroproylene）,PVDF-HFP）是一种被广泛应用于能量收集技术的高分子材料,具有质量轻、机械强度高、柔韧性好、高弹性、高介电强度、频率响应范围宽、抗化学腐蚀、机械阻抗低等优点。通过一定的途径可以有效地提高PVDF-HFP的压电性能,从而制备高效的PVDF-HFP压电材料。本文研究了极化温度和拉伸率对PVDF-HFP薄膜压电性能的影响,并对ZnO/PVDF-HFP复合材料压电薄膜的性能进行了研究。本文通过悬臂梁测试系统以及扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱分析仪、X射线衍射仪、差示扫描量热仪的表征手段对各类压电薄膜的标准开环电压、微观结构、晶相组成、结晶度进行了测试。本文的主要工作有以下几个方面:（1）基于本课题组的前期工作,总结分析了大量文献,提出了通过加温极化的方法来提升PVDF-HFP薄膜的压电性能,采用溶液浇铸法、单轴拉伸、加温极化等实验步骤制备了纯PVDF-HFP压电薄膜,对极化温度和拉伸率影响材料压电性能的机理进行了研究。实验结果表明,极化加温和适当的拉伸率可以显著地提升PVDF-HFP薄膜的压电性能。实验确定了最佳实验参数为R=5,Tp=40℃。在此条件下,纯PVDF-HFP压电薄膜的标准开环电压达到3.67 V,比25℃下极化的纯膜的标准开环电压高71%。（2）提出了向PVDF-HFP薄膜中掺杂ZnO压电纳米颗粒以提高其压电性能的方法。采用溶液浇铸法、单轴拉伸、常温极化等实验步骤制备了ZnO/PVDF-HFP复合材料压电薄膜,对ZnO颗粒浓度影响材料性能的机理进行了研究。实验结果表示,掺杂0.5 wt%的ZnO纳米颗粒对ZnO/PVDF-HFP薄膜压电性能起到了提升作用,比纯PVDF-HFP薄膜的标准开环电压提升了15%。添加ZnO纳米颗粒的复合材料初结晶薄膜的弹性模量与纯PVDF-HFP薄膜相比最高可提升64%,因此ZnO纳米颗粒的添加有利于薄膜力学性能的提升。
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