清華大學黨智敏&北京科技大學查俊偉Appl. Phys. Lett：通過表面修飾介電和磁性納米

DOI: 10.1063/5.0021096

優化介電和磁性能的組合已成為電氣電子設備的重要課題。與單功能材料相比，多功能材料具有提高設備響應速度、降低成本和增加穩定性的優點，同時減小了設備尺寸。在這項工作中，通過靜電紡絲和熱壓技術制備了分別填充鈦酸鋇（BT）和鈷鐵氧體（CFO）的Janus結構聚偏氟乙烯（PVDF）復合材料。Janus結構復合材料（J型）比常規混合纖維復合材料（H型）具有更高的磁性和介電性能。當聚苯乙烯替代PVDF基質時，Janus結構對介電和磁性能的影響更加明顯。獲得的最佳介電常數高達25.1，飽和磁化強度為7.12 emu/g，這與表面修飾和m-BT/PVDF+m-CFO/PVDF多功能復合材料的Janus結構有關。

圖1.靜電紡絲過程和形成的Janus型纖維的示意圖。

圖2.（a）未經處理的BT和m-BT，（b）未經處理的CFO和m-CFO，以及（c）H型和J型PVDF/PVDF復合材料的FTIR光譜。（d）具有不同m-BT和m-CFO重量分數的H型和J型PVDF/PVDF復合材料的β相含量。

圖3.電紡Janus型m-BT/PVDF+m-CFO/PVDF納米纖維的SEM圖像，（b）放大（a），（c）單Janus納米纖維的SEM圖像，以及（d）電紡Janus型m-BT/PVDF+m-CFO/PVDF的EDS圖像。

圖4.（a）J型m-BT/PVDF+m-CFO/PVDF復合材料的介電常數和（b）介電損耗以及（c）H型m-BT+m-CFO/PVDF復合材料的介電常數和（d）介電損耗的頻率依賴性。

圖5.（a）J型m-BT/PVDF+m-CFO/PVDF和H型m-BT+m-CFO/PVDF復合材料以及（b）具有不同填料含量的J型m-BT/PVDF+m-CFO/PVDF和J型m-BT/PS+m-CFO/PVDF復合材料在103Hz時的介電常數和介電損耗。

圖6.（a）含量為20wt％和40wt％的J型m-BT/PVDF+m-CFO/PVDF和H型m-BT+m-CFO/PVDF復合材料的磁滯回線。（b）含量為20wt％和40wt％的J型m-BT/PVDF+m-CFO/PVDF和J型m-BT/PS+m-CFO/PVDF復合材料的磁滯回線。