بررسی تاثیر نانو اکسید قلع بر خواص الکتریکی کامپوزیت پیزوالکتریک نایوبات پتاسیم سدیم اصلاح شده/پلی وینیلیدین فلوراید-هگزا فلوروپروپیلن

در سال های اخیر مواد پیزوالکتریک به دلیل کاربرد های وسیعی که در مبدل ها، محرک ها وحسگر ها دارند، به شدت مورد توجه قرار گرفته اند. در این میان، مواد پیزوالکتریک بر پایه سرب به دلیل خواص الکتریکی عالی، به موفق ترین مواد پیزوالکتریک در کاربرد های عملی تبدیل شده اند، اما به علت سمیت سرب و مضرات آن برای سلامتی انسان و محیط زیست استفاده از آن ها با محدودیت هایی همراه است. از میان ترکیبات پیزوالکتریک عاری از سرب، ترکیب نایوبات پتاسیم- سدیم (KNN) خواص دی الکتریک، فروالکتریک و پیزوالکتریک امیدوار کننده ای را از خود نشان داده است. ترکیب سرامیکی KNN-ZnO با چگالی بالا (ρth=%۹۵)، ریز ساختاری مطلوب، خواص دی الکتریک و پیزوالکتریک مناسب (K=۸۷۵.۱۲, d۳۳=۱۲۵pC/N, D=۰.۰۱) به عنوان فاز سرامیکی برای کامپوزیت سازی انتخاب شد. از طرفی پلیمر پلی وینیلیدین فلوراید- هگزافلوئورو پروپیلن  (PVDF-HFP)با خواص پیزوالکتریک و مکانیکی مطلوب، به عنوان فاز پلیمری انتخاب شد. به منظور دستیابی به خواص ویژه ای از ترکیب، ساخت کامپوزیت های سرامیک- پلیمر انجام شد و رفتار الکتریکی این کامپوزیت ها مورد ارزیابی قرار گرفت. در این پژوهش از فرآیند تف جوشی سرد برای ساخت کامپوزیت های KNN-ZnO/PVDF-HFP استفاده شد و اثر افزودن مقادیر مختلف SnO۲ بر خواص نهایی کامپوزیت ها بررسی شد. طبق نتایج به دست آمده، افزودن مقادیر کم SnO۲ به کامپوزیت حاوی ۸۰ درصد وزنی KNN-ZnO باعث افزایش چگالی و ثابت دی الکتریک کامپوزیت شده اما تغییرات خاصی در خواص پیزوالکتریک کامپوزیت ایجاد نشد. از میان نمونه های کامپوزیتی نمونه دارای ۱% وزنی نانو اکسید قلع دارای بالاترین مقادیرضریب ولتاژ و فاکتور شایستگی بود.

Keywords:

Piezoelectric , Composite , Cold sintering , KNN , PVDF-HFP , SnO۲ , Electrical properties , پیزوالکتریک , کامپوزیت , تف جوشی سرد , KNN , PVDF-HFP , اکسید قلع , خواص الکتریکی