فهرست

نانوالیاف الکتروریسی شده PVDF/ZnO در نقش حسگر پیزوالکتریک

نشریه: زمستان ۱۳۹۶ - مقاله 8   صفحات :  357 تا 363



کد مقاله:
nm-423

مولفین:
سبحان شرف خانی: دانشگاه تربیت مدرس -
مهرداد کوکبیمهندسی پلیمر


چکیده مقاله:

در این تحقیق، نانوالیاف پیزوالکتریک PVDF/ZnO با مورفولوژی یکنواخت و فاقد هر گونه دانه به روش الکتروریسی با موفقیت تهیه شد. بر اساس تصاویر SEM، میانگین قطر نانوالیافZnO /PVDF حاوی 2 وزنی نانوذره 87 نانومتر است. نتایج آزمون FTIR نشان داد که الکتروریسی به تنهایی قادر است با سازوکار اعمال میدان الکتریکی بزرگ به محلول پلیمری و کشش شدید فواره، فاز بلورین و قطبی β را در نانوالیاف خالص PVDF القا کند. همچنین با افزایش ترکیب درصد نانوذرات ZnO بر شدت فاز قطبی β بیفزاید. در ادامه، نانوالیاف تولیدی در نقش حسگر پیزوالکتریک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که رابطه‌ای مستقیم بین ولتاژ الکتریکی تولیدی نانوالیاف PVDF/ZnO و کسر فاز β ساختار بلورین PVDFوجود دارد و حسگر پیزوالکتریک PVDF حاوی 2 وزنی ZnO با بیشترین میزان کسر فاز β، بیشترین میزان ولتاژ خروجی 1 میلی ولت را به دست می دهد.


Article's English abstract:

Here, bead-less PVDF/ZnO piezoelectric nanofibers with smooth and uniform morphology have been successfully prepared via electrospinning. SEM micrographs confirmed that the average diameter 87 nm belongs to PVDF nanofibers containing 2wt ZnO nanoparticles. Fourier transform infrared spectroscopy FTIR results showed that electrospinning is solely able to induce the polar β-phase crystals in neat PVDF nanofibers by applying high electric field to the polymeric solution and extremely high stretch ratio of the jet. In addition, the β-phase intensity of nanofibers increases with increasing ZnO content. Finally, electrospun nanofibers were examined as piezoelectric sensors. According to experiments, there is a direct relationship between the output voltage of nanofibers and their β-phase intensity. Therefore, PVDF-2wt ZnO nanofibers with the highest β-phase content produced the largest output voltage of 1 mV.


کلید واژگان:
نانوالیاف PVDF/ZnO، فاز قطبی PVDF β-، الکتروریسی، حسگر پيزوالکتريک.

English Keywords:
PVDF/ZnO nanofibers, β-phase PVDF, Electrospinning, Piezoelectric sensors.

منابع:

English References:
[1] T. H. Han, R. Nirmala, T. W. Kim, R. Navamathavan, H. Y. Kim and S. J. Park, “Highly aligned poly (Vinylidene Fluoride-co-Hexafluoro Propylene) nanofibers via electrospinning technique,” Journal of Nanoscience and Nanotechnology, vol. 16, pp. 595-600, 2016. [2] YR. Wang, JM. Zheng, GY. Ren, PH. Zhang and C. Xu, “A flexible piezoelectric force sensor based on PVDF fabrics,” Smart Materials and Structures, vol. 20, pp. 45009-45014, 2011. [3] V. Cauda, G. Canavese and S. Stassi, “Nanostructured piezoelectric polymers,” Journal of Applied Polymer Science, vol. 132, pp. 41653-41667, 2015. [4] F. He. M. Sarkar, S. Lau, J. Fan and L.H. Chan, “Preparation and characterization of porous poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) copolymer membranes via electrospinning and further hot pressing,” Polymer Testing, vol. 30, pp. 436-441, 2011. [5] P. Martins, A. C. Lopes and S. Lanceros-Mendez, “Electroactive phases of poly(vinylidene fluoride): Determination, processing and applications,” Progress in Polymer Science, vol. 39, pp. 683-706, 2014. [6] C. Chang, V. H. Tran, J. Wang, Y.-K. Fuh, L. Lin, “Direct-write piezoelectric polymeric nanogenerator with high energy conversion efficiency,” Nano letters, vol. 10, pp. 726-731, 2010. [7] J. Pu, X. Jiang, C. Chang, L. Lin; “Piezoelectric Actuation of Direct-Write Electrospun Fibers,” Sensors and Actuators A: Physical, vol. 164, pp. 131-136, 2010. [8] Z. H. Liu, C. T. Pan, L. W. Lin, J. C. Huang, Z. Y. Ou, “Direct-write PVDF nonwoven fiber fabric energy harvesters via the hollow cylindrical near-field electrospinning process,” Smart materials and structures, vol. 23, pp. 25003-25009, 2014. [9] S. Cha, S. M. Kim, H. Kim, J. Ku, J. I. Sohn, Y. J. Park, B. G. Song, M. H. Jung, E. K. Lee, B. L. Choi, J. J. Park, Z. L. Wang, J. M. Kim, and K. Kim, “Porous PVDF as effective sonic wave driven nanogenerators,” Nano Letters, vol. 11, pp. 5142-5147, 2011. [10] J. S. Lee, K.-Y. Shin, O. J. Cheong, J. H. Kim, and J. Jang, “Highly sensitive and multifunctional tactile sensor using free-standing ZnO/PVDF thin film with graphene electrodes for pressure and temperature monitoring,” Scientific Reports, vol. 5, pp. 7879-7887, 2015. [11] X. Chen, X. Li, J. Shao, N. An, H. Tian, C. Wang, T. Han, L. Wang, and B. Lu, “High-performance piezoelectric nanogenerators with imprinted P(VDF-TrFE)/BaTiO3 nanocomposite micropillars for self-powered flexible sensors,” Small, vol. 13, pp. 16041-16049, 2017. [12] S. Sharafkhanin and M. Kokabi, “Actuation evaluation of electrospun electroactive polymers containing BaTiO3 nanoparticles nanocomposite fibers in Poly Vinyl Alcohol matrix,” Faculty of Chemical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran, 2014. [13] J. K. Lee, H. J. Choi, S. Park, D. H. Won, H. W. Park, J. H. Kim, S. H. Jeong and M. R. Kim, “Fabrications of Poly(vinylidenefluoride-co hexafluoropropylene) nanofibers containing inorganic filler by electrospinning technique and its application to dye-sensitized solar cells,” Molecular Crystals and Liquid Crystals, vol. 519, pp. 234-244, 2010.



فایل مقاله
تعداد بازدید: 553
تعداد دریافت فایل مقاله : 32



طراحی پرتال (طراحی پورتال): آرانا نتورکطراحی پرتال (طراحی پورتال): آرانا نتورک