DOI:10.1016/j.jallcom.2020.157189

采用两步合成法制备了柔性PVDF/ZnFe2O4多铁性纳米复合薄膜。通过溶液浇铸工艺，将静电纺丝技术合成的ZnFe2O4纳米纤维结合到PVDF基体中，形成了PVDF/ZnFe2O4复合膜。经XRD图谱证实，在膜中形成了极性β相，这是产生铁电性的原因。FTIR分析表明，在PVDF中加入ZnFe2O4，β相的比例达到88％。使用扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）检查了从α到β相微观结构的转变。测定了复合材料的介电常数和损耗角正切随ZnFe2O4负载的变化。介电常数随ZnFe2O4浓度的增加而增加，并且当ZnFe2O4浓度为15wt％时，介电常数最大值为30。在分析铁电性能时，将畴变行为考虑在内，可通过动态接触静电力显微镜（DC-EFM）对其进行研究，而磁特性则通过磁力显微镜（MFM）进行分析。合成的复合薄膜被进一步用于制备纳米发电机，含15wt％ZnFe2O4负载膜的纳米发电机能够在1.5N的外加力下，产生高达7V（峰-峰值）的最大开路电压。此外，纳米发电机在500kΩ的负载电阻下可提供4μW的输出功率，并与之前的结果进行了比较。

图1.a）ZnFe2O4纤维的XRD图，b）SEM显微图像，c-d）TEM显微图像，e）2D AFM图像和f）3D AFM图像。

图2.a）纯PVDF和PVDF/ZnFe2O4薄膜的x射线衍射图，b）14至26°的相应放大图。

图3.PVDF和PVDF/ZnFe2O4薄膜的FT-IR光谱。

图4.a）PVDF和b）SZF 15的SEM显微照片。

图5.a-b）PVDF和c-d）SZF 15的2D和3D AFM图像。

图6.a）PVDF和b）SZF 15的畴变行为。

图7.a）PVDF和PVDF/ZnFe2O4薄膜的介电常数和b）损耗角正切随频率的变化。

图8.a）ZnFe2O4和b）PVDF/ZnFe2O4膜的M-H回线。

图9.ZnFe2O4的a）MFM形貌图，b）相图，c）SZF 15的形貌图，d-e）相图。

图10.PVDF/ZnFe2O4纳米发电机的示意图。

图11.a）PVDF和PVDF/ZnFe2O4复合纳米发电机的开路电压响应，以及b）电压响应随ZnFe2O4负载变化的直方图。

图12.a）不同负载电阻下PVDF和PVDF/ZnFe2O4复合纳米发电机的全波整流电路，b）直流输出电压，c）功率。