DOI: 10.3390/polym14091739

静电纺丝是一种用于制备各种聚合物微/纳米纤维的低成本且简单易行的方法。在各种类型的聚合物中，电纺压电聚合物具有许多潜在的应用。本研究报道了一种由聚（γ-苄基-α,L-谷氨酸）（PBLG）和聚偏氟乙烯（PVDF）组成的新型功能性微纤维，其具有显著增强的机电性能。最近报道的电纺PBLG纤维沿轴向呈极性，而电纺PVDF纤维在横向上具有最高的净偶极矩。本文研究了PBLG和PVDF作为核壳结构的组合。在高压下极化时，观察到每种材料的净偶极矩和分子内构象增强。电纺PBLG/PVDF核壳纤维的压电系数高达68pC/N（d33），在60Hz的频率下，纵向拉伸产生的电压为400mVpp（峰间），这比静电纺丝均聚物纤维要好。此类新型功能材料可用于传感器、致动器、智能材料、植入式生物传感器、生物医学工程设备和能量采集设备等多种应用。

图1.（a）电纺PVDF纤维和（b）电纺PBLG纤维的偶极矩（红色箭头）方向。净偶极矩表明最大极性方向下材料的压电系数最大。

图2.通过静电纺丝制造PBLG/PVDF核壳纤维的原理图。核溶液为PBLG/DCM，壳溶液为PVDF/DMF-丙酮。外部电压（E）为16至20kV。

图3.同轴喷头的分解图，转载自NanoNC Ltd。

图4.（a）电纺PBLG/PVDF纤维和（b）核壳结构的SEM显微照片。

图5.电纺PBLG/PVDF纤维的SHG显微图像。主要的红色纤维是具有高度定向偶极矩的核PBLG。模糊的红色区域是部分PVDF和/或少量PBLG。

图6.测量压电系数（a）d33和（b）d13的实验装置。

图7.（a）d33系数与拟合线的关系图。R2值为0.9533。（b）d13系数与拟合线的关系图。R2值为0.9612。

图8.在不同频率下对同轴PBLG/PVDF纤维施加弯曲力时测得的电压：（a）20Hz时的脉冲信号、（b）20Hz、（c）40Hz和（d）60Hz。

图9.（a）沿纤维轴以正弦形状施加的力，以及（b）时域中的电荷产生。