El polifluoruro de vinilideno (PVDF), como material clave de los polímeros piezoeléctricos flexibles, posee propiedades piezoeléctricas que dependen en gran medida del contenido de la fase ββ. Bajo condiciones convencionales, la fase ββ es difícil de formar de manera eficiente y es inestable, lo que limita su aplicación en el campo de sensores portátiles. Para lograr una inducción y estabilización eficaces de la fase ββ del PVDF, este estudio seleccionó nanohilos subnanométricos de calcio-oxianos metálicos múltiples (Ca-POM SNWs) con un diámetro inferior a 1 nm como relleno funcional, y utilizó la electrohilatura para preparar películas compuestas de PVDF/Ca-POM con diferentes cantidades de dopaje. Se investigó sistemáticamente la regulación de la dopación de Ca-POM sobre la microestructura de la película compuesta, la composición de fases cristalinas, las propiedades mecánicas y la respuesta piezoeléctrica. Basándose en la película compuesta con el mejor rendimiento, se construyó un sensor piezoeléctrico flexible y portátil, evaluándose su estabilidad ambiental y el potencial para aplicaciones de detección de señales humanas. Los resultados experimentales muestran que los Ca-POM SNWs, a través de fuertes interacciones en la interfaz, impulsan la transformación del PVDF de la fase αα a la fase ββ, aumentando el contenido de la fase ββ de la película compuesta del 62.6 % del PVDF puro al 81.0 %. Al mismo tiempo, la tensión de rotura y la tenacidad de la película compuesta alcanzan 4.69 MPa y 170 MJ/m³, respectivamente, y el voltaje de salida piezoeléctrico se mejora en un 1300% en comparación con la película de PVDF puro. El sensor piezoeléctrico flexible construido con la película compuesta PVDF/Ca-POM mantiene una respuesta eléctrica estable bajo temperaturas de -40 a 80 ℃, humedad relativa del 30% al 80% y un ambiente simulado de sudor; los tiempos de respuesta y recuperación son de 150 y 90 ms respectivamente, pudiendo lograr monitoreo en tiempo real y preciso de movimientos y señales fisiológicas en varias partes del cuerpo como dedos, muñeca, codo y garganta. Este estudio proporciona un nuevo mecanismo para regular la transformación de fases cristalinas del PVDF mediante rellenos subnanométricos unidimensionales, y ofrece nuevas ideas y una base experimental para desarrollar materiales piezoeléctricos flexibles de alto rendimiento para sensores portátiles.

nanohilos; sensor piezoeléctrico; regulación de la fase ββ; estabilidad ambiental; sensores portátiles