DOI:10.1016/j.polymer.2020.122380
由纳米碳结构和可生物降解聚合物组成的具有独特电学性能的功能性聚合物纳米复合材料是开发柔性且环保的智能系统的理想材料。在这项工作中,研究者制备了一种由聚己内酯与多壁碳纳米管和富勒烯C60形成的外接复合物组成的新型电纺导电聚合物纳米复合材料,并对其进行了表征。其制备简单,且配合物在纳米复合纤维内自组装。由于在电刺激下富勒烯C60的电荷积累,纳米复合材料表现出电开关行为。一次写入多次读取存储设备是通过将含0.8%富勒烯C60的纳米复合材料电纺到叉指共面电极上制备而成。该装置保持开启状态超过60天,可通过随后的电气和热循环进行热重置、重新编程和擦除。此外,通过施加不同的编程电压幅值和编程时间,可以对器件的电阻进行调制,这揭示了该器件的自适应行为及其在神经形态系统中的潜在应用。
图1.PCL-C60/MWCNT纤维的电子显微镜图像,显示(a)热处理后将平行电纺纤维缠绕到叉指电极上,(b)PCL-C60/MWCNT纤维中的MWCNT缠结(如箭头所示),(c)在通过聚焦离子束减薄的单根PCL-C60/MWCNT纤维内的MWCNT缠结和(d)附着在单根MWCNT外表面的C60富勒烯。
图2.PCL-C60(蓝色)、PCL-MWCNT(红色)、PCL-C60/MWCNT(黑色)和PCL纤维(绿色)的拉曼光谱。显示了MWCNT的D带和G带以及C60的五边形夹点模式。插图显示与原始C60(品红色)相比,含C60的纤维中的五边形夹点。
图3.PCL、PCL-C60、PCL-MWCNT和PCL-C60/MWCNT纤维的XRD衍射图。加入MWCNT、C60/MWCNT和C60后,观察到PCL的(111)和(100)晶格特征峰降低。
图4.由MWCNTs核(黑色)和C60壳(蓝色)组成的分层结构的定性图,C60壳被其表面上的PCL晶体(红色)包围(a)。当不存在C60时,PCL能够在MWCNT表面形成较厚的晶体(b)。
图5.(a)对存储器的电刺激从0 V开始,电压扫描之间的步长为1 V,(b)线性区域中每次刺激后的IV曲线。(c)在200 mV的R/R0与在编程电压下600 s后的编程电压(d)在200 mV的R/R0与在不同编程电压下连续编程脉冲(60 ms)之后的时间。
图6.(a)存储器的连续编程周期,(b)IV曲线,显示了连续编程周期后电阻的差异,(c)编程周期后存储器的电阻随时间的变化和(d)存储器在电气编程和热擦除周期下的电阻变化。