廈大-顏威權團隊︱電極化調控壓電輔摩擦電納米發電機的性能

2021-02-08 科匠學術

近日，廈門大學馬來西亞分校能源化工學院助理教授顏威權團隊以電子云重疊理論為基礎，解釋了P(VDF-TrFE) (聚偏二氟乙烯-三氟乙烯) 的壓電特性對壓電輔摩擦電納米發電機的影響。相關研究發表在Journal of Material Chemistry A 上，第一作者為該院大四本科生郭順財（Jason Koay Soon Chye）。

圖1. 新電子云重疊理論提出的兩個分子在碰撞前後的電子云和勢能示意圖。

本研究是第一次以電子云重疊理論來解釋P(VDF-TrFE) 的壓電極化方向對壓電輔摩擦電納米發電機的影響。研究更新了電子云重疊理論並成功指出了之前常用的表面狀態模型的不足之處：表面狀態模型無法有效地解釋聚合物與聚合物、尤其是壓電聚合物與摩擦電聚合物之間產生摩擦電的現象。

圖2. 壓電輔摩擦電納米發動機應用圖。

研究指出，P(VDF-TrFE) 的壓電極化方向主導了其表面電荷的產生，並同時產生了內置電場（Ep）。研究成果顯示：可以通過控制壓電極化方向來改變材料的分子軌道能量，實現對兩個表面之間電荷運輸的控制，為提高壓電輔摩擦電納米發電機的產電量提供了可靠的方案。

Authors: Jason Soon Chye Koay, Wee Chen Gan, Arn Er Soh, Jian Ye Cheong, Kean C. Aw, and Thamil Selvi Velayutham  

Title: An Overlapped Electron-Cloud Model for the Contact Electrification in Piezo-Assisted Triboelectric Nanogenerators via Control of Piezoelectric Polarization

Published in: Journal of Materials Chemistry A, doi: 10.1039/D0TA09506K.

本文轉載自廈門大學官網！

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