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1. 研究目的与意义（文献综述）
随着小型便携式器件的发展和普及，能够从环境中收集能量的自供电设备受到越来越多的重视。压电材料是一类能够将机械能转化为电能的材料，当在其表面施加一定应力时，其表面会产生一定的电荷[1]。压电发电机有望从人体运动中收集机械能转化为电能，从而取代目前的充电电池[2]。聚偏氟乙烯（PVDF）及其共聚物是一类具有压电性能的聚合物[3]。PVDF薄膜在压电、生物医学、过滤、锂电池隔膜等领域均有广泛应用[4]。与无机压电材料相比较，PVDF具有柔性、耐磨、加工简单可制备大面积薄膜的优点[5]，在柔性、可穿戴设备上具有很大潜能。PVDF是晶态聚合物，有5种晶型，其中极性β晶型具有压电活性[6]，提高PVDF的β相含量对提高其压电性能至关重要。静电纺丝法制备PVDF纳米纤维膜时，对PVDF纳米纤维起到了拉伸和电场极化的作用，这有利于β相PVDF的形成，具有一步成型的优点[7]。还可以通过掺杂无机盐、黏土等作成核剂，促进β相PVDF的形成[8]。聚吡咯（PPy）是一类导电聚合物，将PPy气相聚合至压电PVDF膜上表面可制备全柔性压电纳米发电机。吡咯（Py）单体气相聚合通常使用FeCL3作氧化剂[9]，这需要将PVDF膜浸泡在FeCL3溶液中负载氧化剂，导电FeCL3离子易渗透进压电PVDF膜内部，使压电PVDF膜内部电导率增加，输出电压下降[10]。不过,PPy属于本征型导电聚合物，依靠自身共轭π键导电，电导率较低，需要掺杂导电粒子增加电导率[11]，而气相聚合不便在Py单体溶液内掺杂[12]，PVDF膜中的渗入的FeCL3或许能增加其导电性。因此，我们可采用3层膜复合结构，上/下层PVDF聚合PPy作为电极层，中间层PVDF作为压电活性层。
目前，关于静电纺丝PVDF的各种成核剂掺杂[13]，最佳电纺工艺[14]的研究已有大量的报道。 PVDF同时，我们通过文献了解到在上/下层与中间层之间夹杂有机刚性压电粒子，既可以增加压电性能，又使压电层在受到外力作用时产生应力集中，促进压电响应，输出性能提升了50%[15]。所以，我们决定制备三层复合压电薄膜，上/下层为PVDF/PPy电极，在中间层上负载压电陶瓷PbZr0.52Ti0.48O3（PZT）晶体，希望能够更大地提升其压电性能。
2. 研究的基本内容与方案
2.1、基本内容
材料：聚偏氟乙烯(pvdf）粉末，吡咯（py)单体，无水fecl3，pzt粉末，丙酮，n,n-二甲基甲酰胺（dmf）。
材料表征：在红外光谱仪上收集傅里叶变换红外(ftir)光谱。使用x射线衍射仪（xrd）进行衍射，分析晶型结构。使用扫描电子显微镜（sem）观察样品的微观形貌结构。使用场发射扫描电子显微镜(zeiss ultra plus)进行膜的形态学表征。
3. 研究计划与安排
第1-3周：查阅相关文献文献，完成英文翻译，明确本课题研究的内容及意义，完成开题报告。
第4-8周：按照设计的方案，制备相应的pzt掺杂pvdf/ppy压电薄膜。
第9-11周：采用傅里叶变换红外、sem、xrd等测试技术对膜的结构、物相、显微结构，用示波器和源表压电性能进行测试。
4. 参考文献（12篇以上）
[1]陈志佳,李 宏. 压电材料的发展现状及其展望[j] .科技经济导报, 2016(04): 71-74.
[2]jie chen, noor nabulsi,weijie wang,et al.output characteristics of thin-film flexible piezoelectric generators: a numerical and experimental investigation[j] .applied energy, 2019 (02): 48-49.
[3]刘玉荣,向银雪.基于 pvdf 的压电触觉传感器的研究进展[j]. 华南理工大学学报, 2019, 8(8): 62-66.
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