DOI:10.1016/j.ceramint.2020.06.128
利用柔性納米發電機從周圍環境的機械能中獲取能量是產生綠色和可再生能源最有效的方法之一。將鋯鈦酸鉛（PZT）顆粒嵌入聚偏氟乙烯（PVDF）聚合物基體中，通過靜電紡絲法制備具有0-3和1-3混合連通性的納米復合纖維。在兩個不同的類別下，提出了Maxwell-Garnett、Rayleigh和Tinga等各種理論模型，以預測PVDF-PZT納米復合纖維的介電常數，并將預測結果與實驗結果進行比較。另外，通過Furukawa模型預測壓電系數（d33）和壓電電壓系數（g33）等壓電性能，并將預測值與實驗值進行比較。最后，導出實驗模型來預測具有0-3和1-3混合連通性的二元復合材料的介電常數。與已有的模型相比，該實驗模型可以準確預測PVDF-PZT納米復合纖維的介電常數。對于PZT體積分數1.1和17，理論和實驗結果的最高和最低差值分別為12.24％和0.12％。同時，由于介電常數和壓電系數之間的線性關系，該模型可用于預測壓電系數。
圖1.基于PVDF-PZT納米復合纖維的發電模塊的制備示意圖。
圖2.PZT顆粒的SEM圖像。
圖3.PVDF-PZT納米復合纖維的SEM圖像和直徑分布圖：（a）原始PVDF纖維，（b）具有0.011 PZT體積分數、（c）具有0.041 PZT體積分數、（d）具有0.096 PZT體積分數、（e）具有0.17 PZT體積分數、（f）具有0.3 PZT體積分數和（g）具有0.37 PZT體積分數的納米復合纖維。
圖4.具有0-3和1-3連通性的PVDF-PZT納米復合纖維的TEM圖像。
圖5.a）具有0-3和1-3連通性的PVDF-PZT納米復合纖維的示意圖，b）在具有0-3和1-3連通性的串聯模型中，粒子在其聚合物基質中的分散情況。
圖6.具有不同PDF體積分數的PVDF-PZT納米復合纖維的FTIR光譜。
圖7.PVDF-PZT納米復合纖維中I和II類的預測理論介電常數與不同體積PZT的關系。
圖8.I＆II類理論模型結果與實驗結果之間的介電常數比較。
圖9.Furukawa模型的理論結果與實驗結果的壓電系數（d33）和壓電電壓系數（g33）的比較。
圖10.介電常數和PZT體積分數之間的關系。
圖11.實驗模型結果和實驗結果之間的介電常數比較。
圖12.a）介電常數和壓電系數之間的關系，b）介電常數和壓電電壓系數之間的關系。
圖13.實驗模型結果與實驗結果之間壓電系數的比較。
