--- 材料科学与工程学院-中文 ---
来源：功能材料与器件
随着物联网、智能穿戴等技术的不断发展，各类分布式传感器、自供电医疗设备、可穿戴设备都得到了快速的发展，这就对能源供给方式提出了更高的需求。在此背景下，研发具有高功率密度、高集成化、低成本、长寿命的能源采集系统，是实现智能装备能源供给的关键，而压电俘能器是一种非常有前景的能源采集技术。传统的压电式俘能器大多采用无机陶瓷，存在烧结温度高、柔性差等缺点，难以应用于可穿戴设备。近年来，以杂化金属硫化物为基础的压电俘能器正蓬勃发展，具有良好的压电特性，可有效弥补传统压电俘能器的不足。南开大学李伟教授与卜显和院士的研究小组在前期工作基础上，通过与聚合物聚二甲基硅氧烷（PDMS）的复合，获得了一种新型的、具有柔性的、可弯曲的、具有良好力学性能的金属卤素化合物。该材料在压电俘能、人体运动传感器等领域具有优异的力电转化及敏感特性。
前期研究中，我们以 R、S-2-甲基哌嗪为底物，制备出一种新型的手性金属卤素化合物， DFT计算结果表明，该类化合物的弹性模量和内禀压电系数都很小（d14=16.71 pC/N）。同时，所制备的压电俘能器具有更低的介电常数、更高的品质因子，更利于压电俘能。在施加2 N应力的情况下，压电能量采集器的最大开路电压输出达到2.57 V，短路电流达到0.37μ A，功率密度达到0.55μ W/cm2，并且在超过3500圈的循环中，其性能没有显著的衰减，显示出了良好的稳定性。最终，将所研制的传感器用于人体运动感知，实现对轻微运动（轻敲、手指屈曲）和剧烈运动（行走、奔跑）的感知，为其在智能可穿戴等方面的应用奠定基础。本项目的实施将拓展手性杂化金属卤化物材料的应用范围，明确其用于压电式传感器的可行性，并为多功能集成器件的设计与制备提供参考。