提高BNNS/PDMS复合材料压电和机械性能的策略

柔性压电复合材料在能量收集、结构健康监测和智能基础设施方面展现出巨大的潜力。在本研究中，将氮化硼纳米片（BNNS）和碳纳米管（CNT）掺入聚二甲基硅氧烷中，以开发压电复合材料。通过实验评估含有醋酸乙酯、丙酮和四氢呋喃（THF）的共溶剂的影响，并进行分子动力学模拟以阐明微观机制。THF产生最均匀的填料分散，导致这些复合材料中压电系数（d 33 = 3.27 pC/N）和机械性能（抗拉强度为3.62 MPa，延伸率为267%）的最高值。增加BNNS的负载量可提高d 33和抗拉强度，但会降低断裂延伸率。最佳的CNT负载（1 wt%）显示d 33增至5.27 pC/N，比不含CNT的样品高出37.6%，但由于局部聚集，机械性能略有下降。确定并优化制备过程中的关键步骤，以增强填料的分散和界面结合。通过优化过程制备的样品表现出具有竞争力的d 33（16.6 pC/N）、显著的输出电压（16.55 V）和改进的抗拉强度（3.86 MPa）。共溶剂、混合填料和过程优化的协同效应为设计柔性压电复合材料提供了实用策略。