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由于生态破坏和能源危机,从环境中获取绿色清洁能源已成为现代社会的热点问题,绿色能源存在于我们的生活环境中,为了实现能量的高效利用,开发柔性光电—压电双功能能源器件也一直是业界内研究的一大热点。本文围绕对柔性光电—压电双功能能源器件结构进行优化设计,实现光能和机械能同时或单独地收集,打破单一能源采集的局限性。有望实现连续采集光能和机械能并与人体无缝融合的柔性混合能源器件,并且潜在的生物相容性应允许在临床环境和/或医学研究中进行生物医学感测,诊断和体内治疗。本文具体研究内容及成果如下:(1)首先采用Sonogashira-Hagihara交叉偶联反应合成了一种噻吩基可溶性共轭聚合物(SCP),采用简便、经济和低成本的超声辅助溶胶—凝胶法自制了氧化锌量子点(ZnO QDs),进一步设计了SCP/ZnO QDs有机—无机杂化光电器件。通过采用FTIR和13C NMR证明了SCP的分子结构;通过光学和电化学研究,SCP的UV-Vis吸收能够延伸至可见光区域,显示出P型半导体的特性,可以作为电子给体材料制作有机—无机杂化光电器件,同时ZnO QDs作为光电器件电子受体材料。此外活性层中SCP/ZnO QDs配比为1:3,POSS的添加量为4wt%时,光电薄膜具有最优的光学性能,进而制作SCP/ZnO QDs有机—无机杂化光电器件。(2)设计了叠层结构柔性光电—压电双功能器件,器件尺寸为2×2 cm2,采用旋涂工艺将柔性的聚偏氟乙烯(PVDF)基压电能源器件(PENG)单元和SCP/ZnO QDs基有机—无机杂化光电器件(SC)单元通过共用Ag电极叠加集成,该叠层结构双功能器件可以通过顶部的SCP/ZnO QDs杂化光电薄膜收集光能,底部的PVDF压电薄膜收集自然环境中的机械能。叠层结构柔性光电—压电双功能器件的压电输出很大程度是由PENG单元决定的,SCP/ZnO QDs有机—无机杂化光电单元对压电输出没有影响。该叠层结构双功能器件可以在不同环境下稳定工作。在13 Hz的工作频率和紫外光(UV)照射下连续工作1000个循环,其电压输出依然能保持基本不变,且在3周后,仍然保持稳定状态。最后对其进行了实际应用探索,验证了为柔性和穿戴式电子供能的可行性。(3)进一步,通过旋涂工艺自制PVDF-TrFE/ZnO QDs复合压电薄膜,其压电常数(d33)值为34.6 pC/N,与纯PVDF-TrFE薄膜相比(10.1 pC/N)提高了2.4倍。设计了二合一结构复合柔性—光电双功能压电器件,器件尺寸为2.5×2.5 cm2,采用旋涂工艺,将PVDF-TrFE/ZnO QDs复合压电薄膜和SCP/ZnO量子点杂化光电薄膜集成在一起不仅提高了整个器件结构的紧凑型和简化了制备工艺,而且能够同时采集转换光能和机械能,扩大了双功能器件的使用范围。将其作为电源的自供电无线光敏传感系统,可以使无线传感节点正常工作,对于今后自供能无线传感网络的发展具有重要意义。