High power density energy harvesting and human motion monitoring with [trimethylchloromethyl ammonium][CdCl3]/polymer composite

材料科学 复合材料 人体运动 复合数 聚合物 能量收集 能量密度 功率密度 运动(物理) 环境科学 化学 工程物理 功率(物理) 热力学 经典力学 有机化学 物理
作者
Yong‐Ji Gong,Zhigang Li,Haisheng Chen,Tian‐Meng Guo,Fei‐Fei Gao,Guijing Chen,Yang Zhang,Yu‐Meng You,Wei Li,Min He,Xian-He Bu,Jie Yu
出处
期刊:Matter [Elsevier BV]
卷期号:6 (6): 2066-2080 被引量:22
标识
DOI:10.1016/j.matt.2023.04.024
摘要

Piezoelectric hybrid organic-inorganic perovskites (HOIPs) have emerged as promising materials for the development of self-powered electronic devices. These hybrid systems generally have low elastic moduli and are also intrinsically brittle, limiting their applications in mechanical-to-electrical energy conversion. Here, we report the synthesis of TMCM-CdCl3/PDMS (TMCM, trimethylchloromethyl ammonium; Cl, chloride; PDMS, polydimethylsiloxane) composites with high piezoelectricity. The TMCM-CdCl3 micro-rods can adhere with PDMS chains via the C–H···Cl interactions, leading to effective absorption of strain and corresponding efficient conversion to electric polarization. As a result, the energy harvesting devices made by the composite films give a high power density up to 115.2 μW/cm2, catching up with those of the state-of-the-art ceramic counterparts. In addition, the composite devices can harvest human motion energy and sense delicate body gestures. This work demonstrates that the piezoelectric HOIP/polymer composites can serve as promising materials for the development of self-powered flexible and wearable devices.
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