DOI:10.1016/j.jallcom.2020.157189
采用兩步合成法制備了柔性PVDF/ZnFe2O4多鐵性納米復合薄膜。通過溶液澆鑄工藝，將靜電紡絲技術合成的ZnFe2O4納米纖維結合到PVDF基體中，形成了PVDF/ZnFe2O4復合膜。經XRD圖譜證實，在膜中形成了極性β相，這是產生鐵電性的原因。FTIR分析表明，在PVDF中加入ZnFe2O4，β相的比例達到88％。使用掃描電子顯微鏡（SEM）和原子力顯微鏡（AFM）檢查了從α到β相微觀結構的轉變。測定了復合材料的介電常數和損耗角正切隨ZnFe2O4負載的變化。介電常數隨ZnFe2O4濃度的增加而增加，并且當ZnFe2O4濃度為15wt％時，介電常數最大值為30。在分析鐵電性能時，將疇變行為考慮在內，可通過動態接觸靜電力顯微鏡（DC-EFM）對其進行研究，而磁特性則通過磁力顯微鏡（MFM）進行分析。合成的復合薄膜被進一步用于制備納米發電機，含15wt％ZnFe2O4負載膜的納米發電機能夠在1.5N的外加力下，產生高達7V（峰-峰值）的最大開路電壓。此外，納米發電機在500kΩ的負載電阻下可提供4μW的輸出功率，并與之前的結果進行了比較。
圖1.a）ZnFe2O4纖維的XRD圖，b）SEM顯微圖像，c-d）TEM顯微圖像，e）2D AFM圖像和f）3D AFM圖像。
圖2.a）純PVDF和PVDF/ZnFe2O4薄膜的x射線衍射圖，b）14至26°的相應放大圖。
圖3.PVDF和PVDF/ZnFe2O4薄膜的FT-IR光譜。
圖4.a）PVDF和b）SZF 15的SEM顯微照片。
圖5.a-b）PVDF和c-d）SZF 15的2D和3D AFM圖像。
圖6.a）PVDF和b）SZF 15的疇變行為。
圖7.a）PVDF和PVDF/ZnFe2O4薄膜的介電常數和b）損耗角正切隨頻率的變化。
圖8.a）ZnFe2O4和b）PVDF/ZnFe2O4膜的M-H回線。
圖9.ZnFe2O4的a）MFM形貌圖，b）相圖，c）SZF 15的形貌圖，d-e）相圖。
圖10.PVDF/ZnFe2O4納米發電機的示意圖。
圖11.a）PVDF和PVDF/ZnFe2O4復合納米發電機的開路電壓響應，以及b）電壓響應隨ZnFe2O4負載變化的直方圖。
圖12.a）不同負載電阻下PVDF和PVDF/ZnFe2O4復合納米發電機的全波整流電路，b）直流輸出電壓，c）功率。
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