近日，我中心硕士研究生李慧慧在有机高分子基复合材料压电薄膜的多尺度结构调控及其构效关系方面取得进展，相关成果以题为“Highly Tunable Piezoelectricity of Flexible Nanogenerators Based on 3D Porously Architectured Membranes for Versatile Energy Harvesting and Self-Powered Multistimulus Sensing”发表在工程技术领域国际重要学术期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》（影响因子8.198），中心教师陆波为通讯作者。

该研究工作基于有机铁电高分子-聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)，采用非溶剂致相分离技术实现了三维多孔高分子基磁性复合材料压电薄膜多尺度结构精细调控和可控制造。研究人员通过调节多相体系热力学行为，控制液-液相分离过程和纳米粒子迁移行为，实现了纳米粒子在多孔高分子网络中的精确分布与均匀分散，同时实现了薄膜宏观结构（孔径、孔隙率、界面）以及内部分子聚集态结构（电活性晶体生长）的可控设计，在保证复合体系整体柔韧性的同时，显著提升了复合薄膜的压电性能，并赋予其在除应力场外的其他外场（磁场、溶剂蒸汽）中的非接触式压电输出性能。该工作一方面解决了传统相分离技术制备多孔高分子纳米复合薄膜过程中，纳米粒子在液-液相分离时随溶剂流失而无法有效分布到多孔网络中发挥异相成核作用的难题，另一方面避免了因引入刚性粒子牺牲薄膜柔韧性而无法有效提升压电性能等一系列问题。更为重要的是，该工作深入揭示了磁性多孔压电复合薄膜在多场（力、磁场和极性溶剂等）下的能量采集和自供能传感等性能与多尺度结构之间的关联。研究结果可为有机高分子基压电复合材料的多尺度结构调控和可控制造提供新的思路。

该研究工作得到了国家重点研发计划项目（2019YFA0706801）、国家“111计划”项目（D18023）、中国博士后科学基金（2019M650174）的资助。

论文信息：Huihui Li, Wangwei Lian, Tao Cheng, Wenxuan Zhang, Bo Lu*, Kunlun Tan, Chuntai Liu, and Changyu Shen. Highly Tunable Piezoelectricity of Flexible Nanogenerators Based on 3D Porously Architectured Membranes for Versatile Energy Harvesting and Self-Powered Multistimulus Sensing. ACS Sustainable Chem. Eng., 2021, https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.1c06374