浙江师范大学团队在Nature Communications发表分子铁电体突破性研究，实现毫瓦级输出功率密度

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在材料科学界，研究者们持续探寻更高效能的材料。最近，一种全新的、具有柔性和多孔结构的压电复合材料被推出 https://www.hajdjs.cn，其功率密度比传统材料高出2000倍。这究竟是一种怎样的非凡材料？我们不妨共同揭开它的神秘面纱。

材料构成

这种材料是由软热塑性聚氨酯（TPU）和一种名为[Me3NCH2Cl]CdCl3的分子铁电材料组成的。TPU拥有独特的多孔结构，这有助于分子铁电材料的掺杂和应力吸收。而TMCM-CdCl3则展现了卓越的压电性能。两者并非仅仅是简单混合，而是共同形成了一种全新的多孔复合压电材料。这种材料结构上的创新，为其性能的提升奠定了基础。

开发原理

TPU的孔隙结构让复合材料能够达到对TMCM-CdCl3的高达50%的掺杂比例，这样确保了两者能够很好地融合。而且，TPU能够很好地吸收应力，并且将这种力传递给TMCM-CdCl3。由于TMCM-CdCl3具有压电性质，两者结合后产生了显著的压电效应。在周期性外力的作用下，这种材料展现出了独特的电学特性。这种特性源于其协同效应。

性能表现

在周期性外力的影响下，这种柔性压电复合材料表现出卓越的性能。其输出电压可达到103伏，电流为42微安。而其功率密度更是惊人，高达636.9微瓦每平方厘米，换算成体积单位，则为1273.9微瓦每立方厘米。聚偏氟乙烯（PVDF）这类柔性压电材料的功率密度比值仅为该新型有机-无机杂化分子铁电复合材料的2000分之一。这一比值显著提升了复合材料的性能，为相关领域树立了新的技术标准。

模拟验证

在研究中，COMSOL有限元模拟起到了至关重要的作用。模拟结果表明，TPU的三维多孔骨架结构对应力的传递和强化起到了积极作用。这种结构就像一张细密的网络，能够精确地将外部应力分配到各个部分。这一特性提高了材料的压电性能，并在理论上解释了材料为何能产生高功率输出的原因。

装置测试

研究人员将能量收集器融入自制的复合材料里，并对其进行了测试。在周期性外力作用下，该装置的输出电压、电流和功率密度显著提高。这一发现不仅彰显了材料本身的卓越特性，还揭示了其在能量收集领域的广阔应用潜力，预示着它可能成为未来该领域的新兴热门材料。

应用前景

这种多孔复合压电材料表现优异，为分子铁电材料在工业上的应用开辟了新的前景。它在柔性压电器件领域展现出巨大的潜力，未来可能被用于可穿戴设备和传感器等领域，为相关产业注入新的活力。此外，这项研究取得的成就，还将促进未来开发出能量收集性能更优的柔性分子铁电复合材料。

大家都在猜测，这种软性多孔的压电复合材料未来会在哪个行业率先大显身手？若您觉得这篇文章有启发，不妨给它点个赞，或者分享给更多人。

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