O polifluoreto de vinilideno (PVDF), como material central dos polímeros piezoelétricos flexíveis, possui propriedades piezoelétricas altamente dependentes do conteúdo da fase ββ. Em condições convencionais, a fase ββ é difícil de formar de maneira eficiente e apresenta baixa estabilidade, limitando sua aplicação no campo de sensores vestíveis. Para alcançar a indução e estabilização eficazes da fase ββ do PVDF, este estudo selecionou nanofios subnanométricos de cálcio-polioxometalato (Ca-POM SNWs) com diâmetro inferior a 1 nm como carga funcional, e utilizou o método de fiação eletrostática para preparar filmes compósitos PVDF/Ca-POM com diferentes quantidades de dopagem. Investigou-se sistematicamente a regulação da dopagem de Ca-POM na microestrutura dos filmes compósitos, composição da fase cristalina, propriedades mecânicas e resposta piezoelétrica, e com base nos filmes compósitos de melhor desempenho, foi construído um sensor piezoelétrico flexível e vestível, avaliando sua estabilidade ambiental e potencial para aplicação em detecção de sinais humanos. Os resultados experimentais mostram que os Ca-POM SNWs, por meio de fortes interações de interface, promovem a transformação do PVDF da fase αα para a fase ββ, aumentando o conteúdo da fase ββ dos filmes compósitos de 62,6% no PVDF puro para 81,0%. Ao mesmo tempo, a resistência à ruptura e a tenacidade dos filmes compósitos atingiram 4,69 MPa e 170 MJ/m³, respectivamente, e a tensão de saída piezoelétrica aumentou em 1300% em comparação com os filmes de PVDF puro. O sensor piezoelétrico flexível baseado nos filmes compósitos PVDF/Ca-POM manteve uma resposta elétrica estável em temperaturas de -40 a 80 ℃, umidade relativa de 30% a 80% e em ambiente simulado de suor; os tempos de resposta e recuperação foram de 150 ms e 90 ms, respectivamente, possibilitando a monitoração em tempo real e precisa de movimentos e sinais fisiológicos em várias partes do corpo, como dedos, pulso, cotovelo e garganta. Este estudo oferece um novo mecanismo para a regulação da transformação da fase cristalina do PVDF usando cargas subnanométricas unidimensionais e fornece novas ideias e bases experimentais para o desenvolvimento de materiais piezoelétricos flexíveis de alto desempenho para sensores vestíveis.

nanofios; sensor piezoelétrico; regulação da fase ββ; estabilidade ambiental; sensores vestíveis