针对PZT压电陶瓷的高铅毒性和无铅BCZT压电陶瓷无法用于柔性电子器件等问题,提出了AB位离子共调控思路,平衡了BCZT基无铅压电陶瓷的烧结、相变和电学特性,实现了 BCZT 基无铅压电陶瓷体系在烧结、相变以及电学特性三方面的共同改善与平衡;开发了 BCZT 基有机-无机复合压电纤维及薄膜以及相应压电能量收集器,建立了硬性陶瓷与柔性电子设备的应用桥梁;在此基础上开发了纯BCZT压电纤维及其相应压电能量收集器,显著提升了器件的输出特性和对人体动能收集的灵敏度;进一步开发了柔性BCZT基压电-摩擦电复合器件,改善了输出特性和对人体微小动作的灵敏度,为简单结构、无空隙、高输出的压电-摩擦电复合器件的开发提供了指导,展示了其在可穿戴电子设备领域的良好应用前景(图5),为BCZT基无铅压电陶瓷的实际应用与发展提供了理论基础和技术支撑,有望应用于下一代可穿戴电子设备与医疗监测设备。
可穿戴式的薄膜和圆柱体器件