Piezoelektrische und pyroelektrische Eigenschaften von organischem MDABCO-NH4Cl3-Perowskit für flexible Energiespeicherung

In dieser Studie wird die Synthese und Charakterisierung des bleifreien organischen ferroelektrischen Perowskits N-Methyl-N’-diazabicyclo 2.2.2octonium)-ammoniumtrichlorid (MDABCO-NH4Cl3) beschrieben. Die Elektrospinntechnik wurde verwendet, um Nanofasern zu erhalten, die mit diesem Perowskit in einem PVC-Polymer für die Herstellung hybrider Fasern eingebettet sind. Die dielektrischen, piezoelektrischen und pyroelektrischen Eigenschaften dieser Fasern wurden sorgfältig untersucht. Basierend auf Messungen der dielektrischen Permittivität in Abhängigkeit von Temperatur und Frequenz sowie den pyroelektrischen Ergebnissen wurde festgestellt, dass ein Übergang von einer hochtemperatur-parelektischen in eine ferroelektrische Phase, die bei Raumtemperatur anhielt, bei 438 K auftrat. Der gemessene pyroelektrische Koeffizient ergab Werte von bis zu 290 μC K−1 m−2, was zwischen den Werten liegt, die für MDABCO-NH4I3 und das halborganische ferroelektrische Triglycin-Sulfat (TGS) berichtet wurden. Die hybriden Nanofasern zeigten gute morphologische Eigenschaften und wiesen sehr gute piezoelektrische Eigenschaften auf. Insbesondere wurde ein piezoelektrischer Koeffizient von 42 pC/N erzielt, als eine periodische Kraft von 3 N angelegt wurde, und ein piezoelektrischer Spannungskoeffizient von geff = 0,65 V mN−1. Die Leistung dieser Fasern steht im Einklang mit der von Materialien, die in der bestehenden Literatur für die Herstellung von Nano-Energiespeicher-Generatoren diskutiert werden. Wichtig ist, dass die Perowskit-Nanokristalle innerhalb der Fasern durch das umgebende Polymer vor Degradation geschützt sind, was sie zu einer vielversprechenden umweltfreundlichen Plattform für die flexible mechanische Energieerzeugung macht.