DOI: 10.1002/mame.202000510
壓電聚合物是可穿戴電子設備的潛在增能器，因為以其為原料可以開發出適用于多種紡織產品的紗線。本研究旨在了解紗線的線密度（以Tex為單位），每米捻度（TPM），合股以及經緯密度等幾何參數對聚偏氟乙烯（PVDF）聚合物和聚（偏氟乙烯-三氟乙烯）[P（VDF-TrFE）]共聚物電紡紗線壓電電壓的影響。紗線是通過對電紡納米纖維進行加捻合股制備而成的，本工作系統研究了其力學性能和壓電性能。評估了共聚物紗線在定向和隨機PVDF纖維幾何形狀中的相對優勢。研究表明，可以通過降低Tex，增加TPM、合股數和織物密度來增強機織納米發電機的壓電響應。在本工作中，壓電電壓約為2.5V。本研究所開發的電紡紗線可用于制備柔性且透氣的納米發電機或傳感器。
圖1.PVDF的SEM圖像：a）定向納米纖維，b）隨機納米纖維，c）納米纖維直徑的直方圖。
圖2.具有不同紗線線密度的PNFs，a）在約170mN的沖擊力下不同樣品的開路電壓比較，b）在不同力下PVDF-Tex40樣品的開路電壓和功率密度，以及c）模擬的織構（插圖：實際織物的照片圖）。
圖3.a）不同捻度的PVDF紗線（40Tex）的應力-應變，b）抗張強度和模量曲線，c）在約170mN的沖擊力下，通過改變紗線捻度比較不同樣品的開路電壓，d）在不同力下PVDF-T3000樣品的開路電壓和功率密度。
圖4.a）在約170mN的沖擊力下，通過改變紗線合股數比較不同樣品的輸出電壓，b）在不同力下PVDF-3Ply樣品的開路電壓和功率密度，以及c）PNFs的照片。
圖5.具有不同經紗和緯紗（填充紗）密度的PNFs的輸出電壓，a）在約170mN的沖擊力下，不同樣品的開路電壓比較，b）在不同力下W20樣品的開路電壓和功率密度，以及c）模擬的織構。
圖6.P（VDF-TrFE）的SEM圖像：a）定向納米纖維，b）隨機納米纖維，c）紗線，d）納米纖維直徑的直方圖。
圖7.a）P（VDF-TrFE）納米纖維的FTIR和b）XRD光譜，c）在約170mN的沖擊力下，通過改變壓電聚合物比較不同樣品的開路電壓，以及d）在不同力下P（VDF-TrFE）-T3000樣品的開路電壓和功率密度。功率密度曲線上方的值為力（mN）。
圖8.壓電納米織物（PNFs）的制備過程示意圖。
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