压电效应包含正压电效应和逆压电效应。正压电效应是指材料在力的作用下，材料内部产生极化现象而使材料表面出现异种电荷，当外力撤销后，电荷消失；逆压电效应是指在极化方向上施加一个电场，材料会发生变形，当外电场撤销后，材料又恢复原状^[1]。压电纳米发电机是依靠压电材料的正压电效应实现的，在绝缘的压电材料顶部和底部覆盖两个电极，利用压电极化电荷和所产生的随时间变化的电场来驱动电子在外电路中的流动^[2,3]。

Geon-Tae Hwang 等人将带有高压电系数的压电单晶片从块体基底成功转移到柔性衬底上，利用刺激电极与老鼠的心脏相连接，采集老鼠心脏跳动的机械能，产生的电流脉冲能够起到心脏起搏作用。产生的输出电流峰值高达 100μA，可以点亮 50 盏并联连接的商业发光二极管^[3]。Yiin Kuen Fuh 等人提出了一种连续的、空间可控的三维 PVDF 纺丝纤维叠加的压电薄膜制备方式，制成三维 PVDF 纳米纤维薄膜，手指在按压的过程中，能够产生1.2V 和 60nA 的电能^[4]。Ju-Hyuck Lee 等人提出了一种高度敏感的PVDF 可拉伸透明压电纳米发电机，具有全柔性、卷曲性、可伸缩性、可折叠性和可弯曲性等特点，拉伸量为0.081%条件下，测量输出性能比在塑料基底上大30倍^[5]。张敏等人提出了一种基于 BaTiO₃纳米线/聚氯乙烯(PVC)聚合物复合压电纤维，既能够保持 BaTiO₃纳米线的高压电特性，同时具有 PVC 聚合物的柔韧性，能够与棉线、金属铜线实现编织结构。将编织成型的柔性压电纳米发电机绑在人体胳膊关节处，当胳膊运动时，可以产生 1.9V 的输出电压和 24nA 的输出电流，输出的电能可以点亮一盏 LED 灯^[6]。上述方法制备的压电纳米发电机由于使用的都是柔性材料，所以具有可靠性、兼容性、稳定性等问题。

为了解决压电柔性聚合物材料作为压电纳米发动机基体材料所存在的输出功率低，性能稳定性差等问题。我们制备出低成本，柔性好，拉伸量高，拥有优异光活性和压电性能的PVC@CsPbBr₃纳米晶复合纤维毡，相对于目前主流的压电聚合物聚偏二氟乙烯（PVDF），PVC作为世界上第二大通用合成塑料，具有价格低廉，更易于大规模制备研发进入民用市场的潜力^[7,8,9]。PVC中的Cl侧基使其具有较大的极性，但传统加工方式下偶极子通常无序排列，很难将其电活性体现出来^[10]，通过静电纺丝这一加工技术引入高压电场，使得PVC分子链中的偶极子在电场力作用下择优取向规整排列，无需另外的电晕极化或者拉伸工艺，而一步获得具有高自发极化强度的PVC基电纺纤维毡，电纺工艺制备的PVC纳米纤维毡，可以将环境中的机械振动，噪音声波和人体的日常呼吸，脉搏，心跳和四肢运动所产生的一系列微弱的机械能通过压电效应转换为电能利用起来^[11]。但是PVC压电常数较小，电活性低于PVDF方面的不足可以通过引入CsPbBr₃钙钛矿纳米晶这一类非中心对称的无机压电填料来提高PVC基压电纳米发电机的输出性能。同时，这一类CsPbBr₃钙钛矿纳米晶自从1997年发现以来，其优异的光电性能也引起了科学界的兴趣，无机卤素钙钛矿材料因其拥有适当的带隙，高吸光系数，高载流子迁移率和长电子-空穴对扩散长度而表现出优异的光电性能。适当的带隙可以使得卤素钙钛矿更容易被激发，高吸光系数的性能使得其充分吸收激发光的能量，高载体迁移率和长电子-空穴对扩散长度是提高光电流的必要条件，这一卓越的性能可以应用在光电探测器上，根据不同波长可见光照射器件所产生的光电流值的差异来进行光波的探测区分^[12,13]。

静电纺丝技术又简称为电纺技术，该技术通过引入静电力，通过对聚合物流体的拉伸作用，使聚合物纤维直径达到微纳米尺度。在溶液静电纺丝过程中，为了实现静电纺丝，纺丝基质必须呈液态，即聚合物溶液，而在形成纤维之前，聚合物溶液会从针头尖端被拉伸出来，溶液的导电性质、表面张力与黏度、所使用溶剂的挥发速率等性质对所形成的纤维形态都有着重大影响。目前，能够用于静电纺丝的聚合物已达200多种，包括各种合成聚合物、天然聚合物或者两者的混合聚合物等^[14]。

通过此探究课题，希望能得到稳定的PVC/PVDF静电纺丝溶液，能纺出直径均匀的纤维，并通过添加填料来制备具有优异光电活性的PVC@CsPbX₃纳米晶复合薄膜。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究基本内容：

材料制备：

（1）制备填料：利用PbBr₂和CsBr按1:1摩尔比溶于极性溶剂DMF中，用室温过饱和结晶法制备CsPbBr₃钙钛矿纳米晶，对其结构进行表征。

（2）制备各种填料配比（w（CsPbBr₃）:w(PVC)=1wt%，3wt%，5wt%，7wt%，10wt%，12wt%）PVC质量浓度控制在10wt%的静电纺丝溶液（溶剂为DMF/THF=7/3,此时纺丝最稳定^[10,15]），并进行静电纺丝。对PVC@CsPbBr₃纳米晶复合薄膜进行微观形貌结构、电学性能等进行表征。

材料表征：