突破PVDF结构极限：开发出新型摩擦纳电纳发电材料
韩国技术教育大学研究团队改进了作为标准电源材料的聚偏二氟乙烯（PVDF）的结构性局限，开发出一种摩擦起电纳米发电新材料，将输出性能最高提升至3倍。
韩国技术教育大学表示，能源新材料化学工程学部的Bae Jinwoo教授研究团队通过与印度维洛尔理工学院（VIT）的国际联合研究，开发出了用于高输出摩擦电纳米发电机（TENG）的新材料。
据研究团队介绍，摩擦电纳米发电机是一种在物质之间接触与分离过程中，将产生的静电转化为电能的技术，可作为无需电池驱动的物联网传感器和可穿戴设备的电源。然而，现有的PVDF基材料在电活性β相形成方面存在局限，制约了输出性能的提升。
研究团队在PVDF中引入了硅基支化聚酯（Si-HBP-G1），并采用结构调控方式进行结合。该高分子通过与PVDF形成氢键而实现均匀分散，解决了传统无机纳米粒子方式中出现的团聚问题。
新开发的材料实现了开路电压76V、短路电流2.1A、功率密度0.035W/㎡。与纯PVDF相比，电压提升约3.5倍、电流提升约3倍。在实际器件实验中，成功实现了同时点亮40个发光二极管（LED）和驱动数字秒表。
分子动力学（MD）模拟分析结果显示，加入Si-HBP-G1后，PVDF向β相的转变速度最高加快了2倍，β相含量也由78.1%提高至85.4%。研究团队分析认为，支化高分子结构促进了PVDF链的有序排列，从而提高了电荷产生效率。
Bae Jinwoo教授表示：“本研究证明，即便不使用复杂的无机添加剂，仅通过调控高分子结构也能大幅提升PVDF的性能。”
本研究在科学技术信息通信部和韩国研究财团中坚研究者支援项目、教育部BK21项目以及产业通商资源部材料部件技术开发项目的支持下完成，研究成果已刊登于国际学术期刊《Advanced Composites and Hybrid Materials》最新一期。
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