將水溶性的壓電晶體與柔性高分子進行復(fù)合可制備可降解柔性壓電復(fù)合膜，其方法簡易且不需要昂貴設(shè)備，在植入式或穿戴式瞬態(tài)電子領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而，壓電復(fù)合膜表現(xiàn)出的壓電系數(shù)與晶體本身的壓電系數(shù)相差甚遠。如何保持晶體柔性化制備后的高壓電系數(shù)有待深入研究且具有重要意義。
近日，中國科學(xué)院北京納米能源所李舟研究員團隊基于最簡單的γ-甘氨酸壓電晶體和使用共同溶解-干燥法制備了高分子-甘氨酸-高分子三明治結(jié)構(gòu)的柔性壓電膜。該工作研究了不同水溶性高分子、不同親疏水性的成膜界面對甘氨酸晶型、排列、以及復(fù)合膜的微結(jié)構(gòu)和壓電性的影響。該研究發(fā)現(xiàn)使用較強疏水性的PTFE成膜界面，制備的甘氨酸-聚氧化乙烯（PEO）復(fù)合薄膜表現(xiàn)出最高的垂直于膜表面方向的d33平均壓電系數(shù)（大約8.2 pC /N）,非常接近于γ-甘氨酸晶體本身的d33壓電系數(shù)（大約10.4 pC /N）。該工作證明合理的界面誘導(dǎo)調(diào)控是保持壓電晶體柔性化制備后的高壓電系數(shù)的關(guān)鍵。相關(guān)研究成果以“Interface-induced high piezoelectric γ-glycine-based flexible biodegradable films”為題發(fā)表于國際知名期刊Nano Energy上。論文的通訊作者是李舟研究員和孟宏宇博士，第一作者是博士研究生于巧和白源。該工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金等支持。
圖1. 水溶性高分子對甘氨酸晶型、排列的界面誘導(dǎo)
圖2. 不同親疏水性的制備界面對復(fù)合膜的微結(jié)構(gòu)、分子排列的調(diào)控
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.109196
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