DOI: 10.1016/j.compositesb.2021.109060

压电聚合物的驱动性能与其晶体结构中制程诱导电活性极性相的质量密切相关。功能性聚合物如聚偏氟乙烯（PVDF）易于加工成具有理想压电性能的一维受限纳米结构。在本文中，通过静电纺丝构建了沿PVDF纳米纤维轴向排列的多壁碳纳米管（MWCNTs）。PVDF纳米纤维内MWCNTs的轴向分布引起聚合物链的完全延伸是系统β相含量、结晶度和力学性能显著增加的主要原因。然后将电纺纳米纤维组装到一端固定的压电致动器上。响应于4V/μm电场的24μm优异致动弯曲使PVDF/1.5wt％MWCNT致动器的性能明显优于先前报道的PVDF纳米纤维基致动器。

图1.（a）unimorph柔性致动器的示意图。（b）一端固定致动器测量装置。

图2.具有（a）0、（b）0.5wt％、（c）1wt％和（d）1.5wt％不同MWCNT含量的PVDF纳米纤维的FE-SEM显微照片和直径分布直方图。

图3.纳米纤维形态。（a）旋转线框滚筒上的PVDF/MWCNT定向纳米纤维和（b）原始MWCNTs的FE-SEM显微照片。（c）含轴向排列MWCNTs的PVDF纳米纤维的TEM图像。

图4.PVDF/MWCNT纳米纤维的晶体结构：（a）XRD图谱和（b）FTIR光谱。

图5.PVDF/MWCNT纳米纤维的（a）加热和（b）冷却扫描DSC结果。（c）PVDF/MWCNT纳米纤维弹性模量的DMA结果。

图6.（a）PVDF/MWCNT纳米纤维在4V/μm下的压电驱动。（b1）向下和（b2）向上弯曲致动器的示意图。（c1）原始PVDF纳米纤维以及含有（c2）随机分布CNTs和（c3）轴向排列CNTs的PVDF纳米纤维的极化机理和偶极分布图。