DOI: 10.1039/c9tc05468e

杂化有机金属卤化物钙钛矿（OMHPs）已被广泛探索用于照片或光增强应用，这些应用受到时间，位置或光线的限制。与其他工作不同，本文采用甲基铵碘化铅（MAPbI3）钙钛矿作为小面积（＜1 cm²）应力驱动的能量转换器。简而言之，MAPbI₃渗入具有三个组成部分的网状复合支架中，其中包括聚偏二氟乙烯（PVDF），聚乳酸（PLA）和二氧化锡（SnO₂）电纺纳米纤维。优化了系统的垂直超声振动并将其应用于每个样品，然后进行冰淬火。XRD、FTIR和拉曼研究表明，MAPbI₃的添加和垂直振动改变了复合物的形态特征，使其趋于理想的电活性形式，而无需进一步极化。当设备受到弯曲/压缩释放力时，在0.0625 cm²的面积上可获得4.82 V的高输出电压和29.7 nA的电流。该冠军设备还记录了123.93 pC N^-1和118.85 pC N^-1（分别带有和不带有SnO₂纳米粒子底层）的高压电应变系数（d₃₃）。我们进一步阐明了在其他独特底层上生长的MAPbI₃器件的机电输出。这项工作推动了使用OMHPs进行全天整夜能量收集的动力，该力是通过无处不在的运动或人为运动施加的。

图1 SnO₂膜的表征。（a）SnO₂纳米粒子膜（底层）、静电纺纳米纤维膜和烧结膜的表面SEM图像。SnO₂ 纳米纤维膜的（b）XRD图、（c）拉曼光谱和（d）EDS图。

图2 PPS-Co类网状层：（a）PPS-Co的低倍和高倍SEM图像。较高的放大倍数描绘了PVDF/PLA与聚合物/ SnO₂ 纳米纤维之间的相界（参见箭头）。（b）PPS-Co复合材料及其各个成分的XRD光谱。将区域18.0°-21.5°缩小以显示获得的主要PVDF相。（c）在真空环境中过夜存储的PPS-Co的FTIR光谱以及相应的缩小区域。（d）垂直超声振动对电活性PVDF晶相形成的影响的建议机理。

图3 PPS-Co类网状层以及渗透了有机-无机MAPbI₃钙钛矿后的进一步表征。（a）PPS-Co复合材料的拉曼光谱图和（b）扫描电镜能谱图。所示的各个EDS映射对应于C、O、F和Sn（来自PVDF、PLLA和SnO₂ 纳米纤维）。MAPbI₃钙钛矿渗入到（c）SnO₂ 纳米纤维和（d）PSS-Co以及（e）沉积在PET/ITO（对照样品）上，使用一步旋涂，然后在2.5 W下超声1分钟。钙钛矿的XRD还显示了（e）中的内容。

图4基于PPS-Co和纯SnO₂纳米纤维的钙钛矿压电器件在10 s时间段内施加应力时输出电压和电流的变化。（a）在重复弯曲和释放运动期间设备产生电输出的数字图像，（比例尺3厘米）。（b）示意图，显示了被测设备中堆叠的层次和性质（未按比例绘制）。（c）频率为2 Hz时的输出电压和（d）输出电流，以及PPS-Co/MAPbI₃和SnO₂ 纳米纤维/MAPbI₃器件的相应放大视图。（e）PPS-Co/MAPbI₃器件的输出电压和电流随弯曲频率的变化。（f）PPS-Co/MAPbI₃在2 Hz频率下的电压采集稳定性超过100 s。

图5包含暴露于重复弯曲（压缩）的不同底层的装置的机电输出比较：（a）输出电压和（b）电流。（c）由UVPT制备但不含MAPbI₃钙钛矿的PPS-Co和PVDF薄膜的输出电压。（d）显示MAPbI₃和PVDF之间相互作用的示意图。（e）测量不同垫层的薄板阻力值。（f）在不同衬底上生长的CH₃NH₃PbI₃的压电应变常数（d₃₃）：SnO₂纳米纤维、PPS-Co、SnO₂-NP/PPS-Co和SnO₂-NP/SnO₂纳米纤维，通过直接法和压力计测量（绿线图）。

图6不同方法改性后PVDF的各种有效压电应变系数d₃₃的比较。