DOI: 10.1039/D0NJ02494E

基于电活性聚合物、负载纳米粘土（Cloisite 30B）和NiFe2O4（NFO）纳米颗粒的聚偏氟乙烯-共-六氟丙烯（PVDF-HFP），制备了具有三元结构的磁电（ME）柔性纳米复合纤维毡。在聚合物-粘土体系中负载了不同重量百分比的镍铁氧体纳米粒子，研究人员对其形态、介电、磁和磁电性能进行了研究。采用X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）验证了PVDF-HFP铁电β相的增强。此外，差示扫描量热法（DSC）测定显示出聚合物纳米复合材料熔点的提高，这也意味着铁电β相的增强。在PVDF-HFP基质中掺入粘土和镍铁氧体纳米粒子以及静电纺丝技术的协同效应提高了聚合物的电活性。对于NFO纳米颗粒的最大负载量（8 wt％），聚合物纳米复合纤维的磁饱和度为1.54 emu/g。含8 wt％NFO纳米粒子的电纺纳米复合体系显示出最高的磁电耦合系数（MECC）和介电常数（分别约为17 mV/cm.Oe和29）。PVDF-HFP/粘土/NFO聚合物纳米复合纤维具有很高的柔性以及室温下的多铁性，因此为设备应用的合适候选材料。

图1.使用含粘土和NFO的聚合物溶液进行静电纺丝的示意图。

图2.（a）PCN-4纤维毡的摄影图像，（b）示意图显示纤维毡中PVDF-HFP/纳米粘土/NFO纤维的取向，（c）纤维内部的粘土薄片和NFO纳米颗粒的分布。

图3.NiFe2O4纳米颗粒、PVDF-HFP颗粒和含不同重量百分比NiFe2O4纳米颗粒的PVDF/粘土/NiFe2O4纳米复合纤维的XRD图谱。

图4.PVDF-HFP颗粒、PVDF-HFP纯电纺纤维和含不同NFO负载量的PVDF-HFP/粘土/NFO纳米复合纤维的FT-IR光谱。

图5.纯P-0、PCN-4和PCN-8电纺纤维系统的DSC热谱图。

图6.（a）、（b）和（c）分别为P-0、PCN-4和PCN-8的FESEM图像，以及（d）、（e）和（f）分别为相应的高倍率图像。

图7.P-0、PCN-4和PCN-8的直径分布。

图8.（a）和（b）电纺纤维PCN-2的TEM图像，（c）PCN-2的SAED图。

图9.PCN-2的EDAX光谱。

图10.（a）纯的以及NFO和粘土负载的电纺聚合物纳米复合纤维的室温介电常数与频率的关系曲线，（b）对应于1 kHz的介电常数。

图11.（a）NiFe2O4纳米粒子以及（b）电纺纤维PCN-2、PCN-4和PCN-8的磁滞回线。

图12.电纺纤维样品中NFO的实际重量百分比和预期重量百分比之间的比较。

图13.（a）PCN-2、PCN-4、PCN-6和PCN-8的ME电压和（b）MECC值。