研究人员合成了双相无铅钙钛矿纳米晶体Cs3BiBr6@Cs3Bi2Br9 (CBB)，并将其以0.0、0.5、1.0、2.0和4.0 wt/wt%的浓度嵌入聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)聚合物基体中。结果表明，该聚合物的电活性β相得到增强，局部压电响应也得到改善。这项发表在《材料科学杂志》(Journal of Materials Science)上的研究解决了铅卤化物钙钛矿长期以来存在的局限性，即其毒性、环境危害和对人体健康的影响阻碍了其商业化应用。
通过粉末X射线衍射(PXRD)证实了合成的CBB材料的双相特性。Rietveld精修衍射数据表明其具有良好的相纯度和结晶度，其中Cs3BiBr6为正交晶系结构（空间群Pbcm），Cs3Bi2Br9为三方晶系结构（P-3m1）。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)和能量色散X射线光谱(EDX)对纳米颗粒的形貌进行了表征，从而确定了钙钛矿填料的纳米级结构和元素组成。
在聚合物纳米复合材料中，傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实，随着钙钛矿浓度的变化，PVDF-HFP的电活性β相含量增加。差示扫描量热法（DSC）显示玻璃化转变温度略有升高，从43℃升至47℃，表明填料的加入对基体热性能的影响不大。场发射扫描电子显微镜（FESEM）和原子力显微镜（AFM）被用于研究钙钛矿的加入如何影响复合材料的微观结构、形貌和表面粗糙度。
紫外-可见光谱和光致发光（PL）光谱的光学表征表明，该材料体系具有直接带隙半导体特性。利用压电响应力显微镜（PFM）研究了纳米复合材料的压电性能，结果表明，随着填料浓度的增加，局部机电响应增强。基于这些测量结果，计算了有效压电系数（d33），证实了与未填充聚合物相比，复合材料体系的压电性能得到了提升。
作者指出，这些研究结果表明，CBB/PVDF-HFP纳米复合材料既可作为传感材料，也可作为自供电能量收集应用中的压电元件。将无铅铋基双相钙钛矿与柔性氟聚合物基体相结合，为制备兼具光学功能和机电响应的材料提供了一条途径，同时避免了卤化铅钙钛矿相关的毒性问题。与所有材料研究一样，本文报道的性能数据来源于对合成复合材料的实验室表征，压电性能结果反映的是通过压电力显微镜（PFM）获得的局部纳米尺度测量结果，而非器件级测试结果。
论文链接：https://doi.org/10.1007/s10853-026-13954-8
《具有可调β相的双相Cs3BiBr6@Cs3Bi2Br9钙钛矿-PVDF-HFP纳米复合材料及其光学和压电响应》
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