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Textile‐Compatible, Electroactive Polyvinylidene Fluoride Electrospun Mats for Energy Harvesting
Macromolecular Chemistry and Physics ( IF 2.5 ) Pub Date : 2019-11-22 , DOI: 10.1002/macp.201900364 Mahdi Forouharshad 1 , Simon G. King 1 , Wesley Buxton 1 , Philip Kunovski 2 , Vlad Stolojan 1
Macromolecular Chemistry and Physics ( IF 2.5 ) Pub Date : 2019-11-22 , DOI: 10.1002/macp.201900364 Mahdi Forouharshad 1 , Simon G. King 1 , Wesley Buxton 1 , Philip Kunovski 2 , Vlad Stolojan 1
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Polymer piezoelectric nanogenerators have attracted attention for mechanical energy harvesting, for powering wearable electronics and movement sensing applications. Polyvinylidene fluoride (PVDF) is a flexible and efficient electroactive polymer, however, it is a polymorph for which only two phases (of five) are piezoelectric. Herein are produced breathable and flexible textile‐compatible electroactive mats via electrospinning, and the polymorphism of PVDF nanofibers during deposition is controlled, rather than post‐fabrication, meaning that this process is directly compatible with textile manufacturing. The electrospinning process combines mechanical stretching and electrical poling and results in the alignment of dipoles in the nanofibers. The local stretching of polymer chains at each position on the fibre point impacts the polymorph relative content in that area. It is found that finer PVDF fibres (ø < 50 nm) have a lower electroactive crystal phase content compared to medium thickness‐range fibres (100 nm < ø < 500 nm), whilst thicker fibres (ø > 1000 nm) show distinct areas of lower (fibres with beading) and higher (smooth fibres) electroactive phase content. Ultimately, fibrous mats produced using solutions with a high polymer concentration have a lower bead content and the most uniform medium‐range fibre thickness, consequently resulting in the highest content of the electroactive phase.
中文翻译：
纺织品兼容的电活性聚偏二氟乙烯静电纺垫，用于能量收集
聚合物压电纳米发电机在机械能收集，为可穿戴电子设备和运动感应应用提供动力方面引起了人们的关注。聚偏二氟乙烯（PVDF）是一种灵活而有效的电活性聚合物，但是，它是一种多晶型物，只有两个相（五个相）是压电相。在此通过静电纺丝生产出透气，柔软的，与纺织品兼容的电活性垫，并且PVDF纳米纤维在沉积过程中的多态性得到控制，而不是在制造后进行控制，这意味着该工艺与纺织品制造直接兼容。电纺过程将机械拉伸和电极化相结合，并导致纳米纤维中偶极子的排列。纤维点上每个位置的聚合物链的局部拉伸会影响该区域中多晶型物的相对含量。已发现，与中等厚度范围的纤维（100 nm <ø<500 nm）相比，较细的PVDF纤维（ø<50 nm）具有较低的电活性晶体相含量，而较粗的纤维（ø> 1000 nm）则表现出不同的区域。较低（带珠的纤维）和较高（光滑的纤维）的电活性相含量。最终，使用具有高聚合物浓度的溶液生产的纤维毡具有较低的珠粒含量和最均匀的中程纤维厚度，因此导致了电活性相的含量最高。500 nm），而较粗的纤维（ø> 1000 nm）则显示出较低的区域（较低的纤维呈珠状）和较高的区域（平滑的纤维）电活性相。最终，使用具有高聚合物浓度的溶液生产的纤维毡具有较低的珠粒含量和最均匀的中程纤维厚度，因此导致了电活性相的含量最高。500 nm），而较粗的纤维（ø> 1000 nm）则显示出较低的区域（较低的纤维呈珠状）和较高的区域（平滑的纤维）电活性相。最终，使用具有高聚合物浓度的溶液生产的纤维毡具有较低的珠粒含量和最均匀的中程纤维厚度，因此导致了电活性相的含量最高。
更新日期：2019-11-22
中文翻译：
纺织品兼容的电活性聚偏二氟乙烯静电纺垫，用于能量收集
聚合物压电纳米发电机在机械能收集，为可穿戴电子设备和运动感应应用提供动力方面引起了人们的关注。聚偏二氟乙烯（PVDF）是一种灵活而有效的电活性聚合物，但是，它是一种多晶型物，只有两个相（五个相）是压电相。在此通过静电纺丝生产出透气，柔软的，与纺织品兼容的电活性垫，并且PVDF纳米纤维在沉积过程中的多态性得到控制，而不是在制造后进行控制，这意味着该工艺与纺织品制造直接兼容。电纺过程将机械拉伸和电极化相结合，并导致纳米纤维中偶极子的排列。纤维点上每个位置的聚合物链的局部拉伸会影响该区域中多晶型物的相对含量。已发现，与中等厚度范围的纤维（100 nm <ø<500 nm）相比，较细的PVDF纤维（ø<50 nm）具有较低的电活性晶体相含量，而较粗的纤维（ø> 1000 nm）则表现出不同的区域。较低（带珠的纤维）和较高（光滑的纤维）的电活性相含量。最终，使用具有高聚合物浓度的溶液生产的纤维毡具有较低的珠粒含量和最均匀的中程纤维厚度，因此导致了电活性相的含量最高。500 nm），而较粗的纤维（ø> 1000 nm）则显示出较低的区域（较低的纤维呈珠状）和较高的区域（平滑的纤维）电活性相。最终，使用具有高聚合物浓度的溶液生产的纤维毡具有较低的珠粒含量和最均匀的中程纤维厚度，因此导致了电活性相的含量最高。500 nm），而较粗的纤维（ø> 1000 nm）则显示出较低的区域（较低的纤维呈珠状）和较高的区域（平滑的纤维）电活性相。最终，使用具有高聚合物浓度的溶液生产的纤维毡具有较低的珠粒含量和最均匀的中程纤维厚度，因此导致了电活性相的含量最高。
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