Le polyfluorure de vinylidène (PVDF), en tant que matériau clé des polymères piézoélectriques flexibles, présente des performances piézoélectriques fortement dépendantes de la teneur en phase ββ. Sous des conditions conventionnelles, la phase ββ est difficile à former efficacement et manque de stabilité, ce qui limite son application dans le domaine des capteurs portables. Afin d’induire et de stabiliser efficacement la phase ββ du PVDF, cette étude choisit des nanofils subnanométriques de calcium-multioxoanions (Ca-POM SNWs) de diamètre inférieur à 1 nm comme charge fonctionnelle, et utilise la méthode de filage électrostatique pour préparer des films composites PVDF/Ca-POM avec différentes quantités de dopage. Les effets du dopage Ca-POM sur la microstructure, la composition de phase cristalline, les propriétés mécaniques et la réponse piézoélectrique des films composites ont été étudiés systématiquement. Sur la base des films composites performants, un capteur piézoélectrique flexible portable a été construit, et son aptitude à la stabilité environnementale et à la détection de signaux corporels a été évaluée. Les résultats expérimentaux montrent que les Ca-POM SNWs, par des interactions d’interface fortes, favorisent la transformation du PVDF de la phase αα à la phase ββ, augmentant ainsi la teneur en phase ββ du film composite de 62,6 % (PVDF pur) à 81,0 %. Par ailleurs, la contrainte de rupture et la ténacité du film composite atteignent respectivement 4,69 MPa et 170 MJ/m³, et la tension de sortie piézoélectrique est améliorée de 1300 % par rapport au film PVDF pur. Le capteur piézoélectrique flexible à base de films composites PVDF/Ca-POM maintient une réponse électrique stable dans une plage de -40~80 °C, une humidité relative de 30 % à 80 % et dans un environnement simulé de sueur ; les temps de réponse et de récupération sont respectivement de 150 et 90 ms, permettant une surveillance en temps réel et précise des mouvements et des signaux physiologiques de plusieurs parties du corps telles que les doigts, le poignet, le coude et la gorge. Cette étude propose un nouveau mécanisme de régulation de la transformation de phase cristalline du PVDF à l’aide de charges subnanométriques unidimensionnelles, et fournit une nouvelle idée et une base expérimentale pour le développement de matériaux piézoélectriques flexibles performants pour capteurs portables.

nanofils;capteur piézoélectrique;régulation phase ββ;stabilité environnementale;capteurs portables