静电纺丝素蛋白压电纤维毡的制备及性能

许宁; 陈杰; 范苏娜; 张耀鹏

doi:10.14133/j.cnki.1008-9357.20240929001

功能高分子学报 ›› 2025, Vol. 38 ›› Issue (02) : 140 -147. DOI: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20240929001

静电纺丝素蛋白压电纤维毡的制备及性能

许宁, 陈杰, 范苏娜, 张耀鹏

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摘要

首先采用甲酸/氯化钙溶剂体系制备丝素蛋白（SF）溶液，并通过静电纺丝技术，结合乙醇-拉伸后处理工艺得到SF纤维毡。然后以SF纤维毡作为压电层，采用铝电极作为正负电极，并用聚酰亚胺（PI）胶带对其封装，构筑了性能优异的SF纤维基压电发电机（SF@PENG）。采用示波器和静电计测试了SF@PENG的压电性能，并对比后处理前后的性能差异。同时，采用红外光谱（FT-IR）和广角X射线衍射（WAXD）分析了SF在后处理前后的结构变化。结果表明，后处理后的SF@PENG在25 N的外力作用下，可产生20.8 V的输出电压和8.2μA的输出电流；在恒定外力（21 N）作用下可循环稳定运行超过9 500次。同时，证实了提高SF的β-折叠结构含量和结晶度可显著提升SF@PENG的压电输出和力学性能。该SF@PENG能够监测人体的不同运动状态，为其在自供电器件中的应用奠定了基础。