河北
1成果简介
近年来，可穿戴压电器件取得了显著进展，但开发出具有高压电输出性能的可穿戴压电传感器仍面临诸多挑战。本文，西安工程大学李建伟副教授等研究人员在《Nano energy》期刊发表名为“Endogenous triboelectricity enhancing the piezoelectric performance of fluorinated polyimide foam for sound detection”的论文，这项工作基于压电-内源性摩擦电耦合机制设计了一种含氟聚酰亚胺（FPI）泡沫材料，验证了在泡孔内构建内源性摩擦电结构单元提升材料的电荷输出性能。
这项工作通过发泡工艺调控，将金属镍（Ni）纳米颗粒引入泡沫基体中制备了含氟聚酰亚胺/镍（FPI/Ni）泡沫。通过构建内源性摩擦电结构单元，以及界面工程增强FPI泡沫的压电性能。其中，FPI基体既作为压电基体又作为摩擦电负极层，而镍纳米颗粒与孔隙内FPI基体之间的压电极化和界面摩擦有效促进了电荷生成，有效提高了力-电转换能力，表现出卓越的电输出性能（~49 V）以及优异的耐久性(＞10,000次循环）。此外，所制备的传感器在运动监测、声音识别和自供电传感等领域表现出巨大潜力。
2图文导读
图1. 聚酰亚胺泡沫复合材料的制备过程与传感器的结构设计
图2.传感器的基础压电响应特性。
图3.传感器的可穿戴应用。
图4.传感器用于声音识别
3小结
本研究基于高性能含氟聚酰亚胺泡沫材料，提出了一种协同工作机制，在单个泡孔结构单元内同时实现压电和内源性摩擦电耦合。得益于FPI基体与Ni纳米颗粒之间的压电和内源性摩擦电的协同作用，所制备的传感器表现出卓越的力-电转换能力和电输出性能。其传感器可以检测各种类型的动态运动信号，并且表现出卓越的声学信息识别能力，为高性能传感器的结构设计与应用提供了依据。
文献：
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.111129
来源：材料分析与应用
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