將水溶性的壓電晶體與柔性高分子進行復合可制備可降解柔性壓電復合膜，其方法簡易且不需要昂貴設備，在植入式或穿戴式瞬態電子領域展現出廣闊的應用前景。然而，壓電復合膜表現出的壓電系數與晶體本身的壓電系數相差甚遠。如何保持晶體柔性化制備后的高壓電系數有待深入研究且具有重要意義。
近日，中國科學院北京納米能源所李舟研究員團隊基于最簡單的γ-甘氨酸壓電晶體和使用共同溶解-干燥法制備了高分子-甘氨酸-高分子三明治結構的柔性壓電膜。該工作研究了不同水溶性高分子、不同親疏水性的成膜界面對甘氨酸晶型、排列、以及復合膜的微結構和壓電性的影響。該研究發現使用較強疏水性的PTFE成膜界面，制備的甘氨酸-聚氧化乙烯（PEO）復合薄膜表現出最高的垂直于膜表面方向的d33平均壓電系數（大約8.2 pC /N）,非常接近于γ-甘氨酸晶體本身的d33壓電系數（大約10.4 pC /N）。該工作證明合理的界面誘導調控是保持壓電晶體柔性化制備后的高壓電系數的關鍵。相關研究成果以“Interface-induced high piezoelectric γ-glycine-based flexible biodegradable films”為題發表于國際知名期刊Nano Energy上。論文的通訊作者是李舟研究員和孟宏宇博士，第一作者是博士研究生于巧和白源。該工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、北京市自然科學基金等支持。
圖1. 水溶性高分子對甘氨酸晶型、排列的界面誘導
圖2. 不同親疏水性的制備界面對復合膜的微結構、分子排列的調控
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.109196
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