AM: 壓電性可調的多功能氮化硼納米管/聚(二甲基矽氧烷)複合材料

2021-02-13 半個導體

       

將氮化硼納米管（BNNT）均勻地分散在可拉伸材料中，例如聚二甲基矽氧烷（PDMS），有望產生具有增強的機械，熱和壓電特性的複合材料。近日，伊利諾伊大學香檳分校SungWoo Nam，美國國家航空航天局蘭利研究中心Cheol Park等報導了具有可調壓電性的多功能BNNT/PDMS可拉伸複合材料。

本文要點：

1）該BNNT/PDMS複合材料是通過四氫呋喃（THF）共溶劑共混將BNNTs分散在PDMS中製備的，同時避免了超聲處理或功能化。

2）實驗表明，所得的可拉伸BNNT/PDMS複合材料顯示出增強的楊氏模量（在9 wt％的BNNT下增加了200％）和熱導率（在9 wt％的BNNT下增加了120％），且不會失去可拉伸性。

3）此外，BNNT/PDMS複合材料顯示出與BNNT wt％成線性比例的壓電響應，在不極化的情況下，9 wt％BNNT時實現了18 pmV-1的壓電常數（| d33 |），具有與商用壓電聚合物競爭的優勢。

4）BNNT/PDMS可以承受高達60％的拉伸應變而不會發生塑性變形，將複合材料的壓電響應提高了大約五倍。

5）作者利用該複合材料的可伸縮性和壓電性相結合的特性，生產出了一種對低頻（≈1 kHz）刺激敏感的振動傳感器。

該工作報導了一種具有增強的機械強度和導熱性的可拉伸的BNNT/PDMS複合材料；通過改變BNNT的重量百分比和所施加的應變可調節其壓電響應，從而使得其可能在柔性致動器和振動傳感器中使用。

Peter Snapp, et al. Tunable Piezoelectricity of Multifunctional Boron Nitride Nanotube/Poly(dimethylsiloxane) Stretchable Composites. Adv. Mater., 2020

DOI: 10.1002/adma.202004607

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202004607

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