2023年5月24日获悉，集团于杰教授团队在聚合物压电复合材料领域取得突破性进展，设计并制备出了高压电性的杂化钙钛矿/聚合物复合材料，并实现了以该复合材料为基础的高功率密度的能量收集和人体活动检测。研究结果以“High power density energy harvesting and human motion monitoring with [trimethylchloromethyl ammonium][CdCl3]/polymer composite”为题发表于Cell姊妹刊《Matter》（IF = 19.97）。该工作第一作者为集团博士生龚勇吉，大阳城登录77139为第一完成单位。

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杂化有机-无机钙钛矿压电体具有与商业陶瓷相当的压电性，且兼具合成能耗低，结构可调，易加工等优点，在机电能量转换方面具有巨大潜力。然而，由杂化有机-无机钙钛矿压电体制成的聚合物复合材料的压电输出功率远远落后于传统陶瓷基的同类产品。于杰教授团队系统分析了大量聚合物和杂化有机-无机钙钛矿分子结构和性能，总结出了复合材料系统中与压电性能的相关因素，并以此为依据设计出了具有高压电性的杂化有机-无机钙钛矿/聚合物复合材料。复合材料研究结果表明，合成的杂化有机-无机钙钛矿微棒和聚合物之间存在着强烈的分子相互作用，导致有效吸收应变和相应的机电转换。因此，由复合薄膜制成的能量收集装置经组分工程和结构工程优化后，可实现高达115.2 μW/cm²的输出功率密度。该输出功率是目前杂化钙钛矿体系中最高的，媲美最先进的压电陶瓷基复合材料器件。此外，该器件可以高效地收集人体运动能量，并准确地感知各种轻微或剧烈的人体活动，具有明显的自供电特性。这项工作为设计功能性的聚合物复合材料开辟了新的途径，为开发自供电的柔性可穿戴设备铺平道路。

图2.已报到的压电陶瓷和杂化钙钛矿基复合材料器件的输出功率密度对比

图3.复合材料器件用于收集人体活动的能量和监测人体活动。

该工作特别感谢南开大学材料科学与工程学院李伟教授及大阳城登录77139何敏教授大力支持和帮助，感谢论文的共同作者的辛苦付出和帮助，感谢国家自然科学基金和中央高校基本科研业务专项资金的资助。

Yong-Ji Gong, Zhi-Gang Li, Haisheng Chen, Tian-Meng Guo, Fei-Fei Gao, Gui-Jing Chen,  

Yang Zhang, Yu-Meng You, Wei Li*, Min He, Xian-He Bu, and Jie Yu*. (2023) High power-density energy harvesting and human motion monitoring with [trimethylchloromethyl ammonium][CdCl₃]/polymer composite. Matter 6, 115.

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.04.024