氧化鋅納米棒壓電發(fā)電紡織品的制備.pdf

1、氧化鋅（ZnO）是一種多功能寬帶系半導(dǎo)體材料，禁帶寬度大（室溫下3.37eV），激子束縛能高（室溫下60meV），具有獨(dú)特的力、熱、光、電等性質(zhì)。其中氧化鋅的半導(dǎo)體和壓電的耦合特性，使其在自供電微納系統(tǒng)等領(lǐng)域顯示出誘人的應(yīng)用前景。將氧化鋅納米棒生長(zhǎng)在柔性的織物襯底上，不僅可以實(shí)現(xiàn)氧化鋅納米發(fā)電器件的可穿戴化，還可以實(shí)現(xiàn)紡織品的功能化。壓電發(fā)電紡織品的制備得益于氧化鋅的半導(dǎo)體和壓電的耦合特性，而制備出形態(tài)優(yōu)良的氧化鋅納米棒是關(guān)鍵。

2、　　本文在系統(tǒng)總結(jié)國(guó)內(nèi)外關(guān)于不同形態(tài)氧化鋅材料制備方法的基礎(chǔ)上，選用水熱法生長(zhǎng)出氧化鋅納米棒結(jié)構(gòu)，并將其應(yīng)用在滌棉混紡和純滌綸織物襯底上，通過系列工藝試驗(yàn)，來優(yōu)化氧化鋅納米棒在襯底上的生長(zhǎng)狀態(tài)，力求制備出垂直襯底緊密排列的氧化鋅納米棒，進(jìn)而制備出具有壓電效應(yīng)的壓電發(fā)電紡織品。主要研究?jī)?nèi)容有：
　　(1)具有良好形貌氧化鋅納米棒的制備工藝及優(yōu)化研究：選取滌棉織物代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬質(zhì)材料做襯底，直接在織物上生長(zhǎng)制備出氧化鋅納米棒。通過控制生

3、長(zhǎng)液濃度、氨水體積以及生長(zhǎng)時(shí)間，來優(yōu)化納米棒生長(zhǎng)狀態(tài)。采用掃描電子顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試分析，以確定生長(zhǎng)狀態(tài)優(yōu)良的氧化鋅納米棒制備工藝。測(cè)試結(jié)果表明，在生長(zhǎng)液濃度為30mM、氨水體積7.7mL、生長(zhǎng)時(shí)間4h時(shí)，可以生長(zhǎng)出具有六邊纖鋅礦結(jié)構(gòu)且垂直緊密排列于織物表面的氧化鋅納米棒。
　　(2)壓電發(fā)電紡織品的制備研究：考慮滌棉織物的表面毛羽較多，襯底不平整，試驗(yàn)采用純滌綸織物代替滌棉織物作襯底來制備壓電紡織品。為了壓電測(cè)試的需要，需先在

4、襯底上先鍍上一層銀膜作為引出電極，并采用得出的優(yōu)化工藝將氧化鋅納米棒生長(zhǎng)在鍍銀的織物表面。
　　(3)壓電發(fā)電紡織品的測(cè)試分析：采用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（FESEM）、X射線衍射（XRD）和原子力顯微鏡（AFM）對(duì)制得的壓電發(fā)電紡織品的表面形貌、氧化鋅納米棒的晶型取向和壓電性能進(jìn)行測(cè)試分析。結(jié)果表明：滌綸織物表面生長(zhǎng)的氧化鋅納米棒屬于六方纖鋅礦晶相，納米棒垂直緊密排列在織物表面。水熱法得到的納米棒C軸取向生長(zhǎng)，納米棒直徑從0.3μ