重量和变形能力比柔性电输出

非导电材料如橡胶、塑料、陶瓷，甚至半导体等都具有挠性电的性质，这意味着它们在弯曲和扭曲时都能发电。然而，不规则形状或特殊载荷是实现挠曲电的必要条件，固体挠曲电的重量和变形比受到限制。本工作发展了三维互联多孔材料柔电理论模型。与固体材料相比，多孔材料由于其复杂的微观结构，在任意加载形式下都能表现出挠曲电性，且其质量和变形比挠曲电输出远高于固体材料。然后，通过测量聚二甲基硅氧烷( PDMS )和多孔聚偏氟乙烯( PVDF )的挠曲电响应，对模型进行了验证，发现具有3D微米尺度互联结构的多孔PDMS比实心截锥形PDMS两个数量级的质量和变形比挠曲电输出。发现柔电信号与外加应变、微结构尺寸和频率呈线性关系。最后，我们将该理论应用于更实用的弯曲传感器，并论证了其稳定的功能和准确的响应。该模型可应用于其他多孔材料，该结果突出了多孔微结构材料作为轻质材料在机械传感、驱动、能量收集和仿生等领域具有显著的柔电效应的新潜力。