تنظیم عملگری نانوالیاف پیزوالکتریک پلی(وینیلیدن فلوئورید)/کلویزیت ۳۰B

فرضیه: محرک های پیزوالکتریک که می توانند انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل کنند، در سامانه های رباتیک، ابزارهای پزشکی، ماهیچه های مصنوعی و دستگاه های الکترونیکی مورد توجه قرار گرفته اند. مهندسی نانوساختار با اثر هم افزایی ایجاد محدودیت هندسی، آرایش یافتگی زنجیرهای پلیمری و افزودن کنترل شده نانوذرات می تواند خواص پیزوالکتریک و عملکرد محرک را به طور شایان توجهی افزایش دهد.روش ها: نانوالیاف پلی( وینیلیدن فلوئورید) (PVDF) با آرایش ترجیحی دارای کلویزیت ۳۰B با روش الکتروریسی روی استوانه با قاب سیمی تهیه شدند. از میکروسکوپ الکترونی پویشی گسیل میدانی (FE-SEM) برای مشاهده شکل شناسی نانوالیاف استفاده شد. میکروسکوپی الکترونی عبوری (TEM) پراکندگی نانوذرات کلویزیت  ۳۰Bرا در داخل نانوالیاف تایید کرد. به کمک طیف سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR) ساختار بلوری نانوالیاف بررسی شد. خواص مکانیکی با استفاده از تجزیه گرمایی مکانیکی دینامیکی (DMTA) مشاهده شد. در نهایت، از نانوالیاف به عنوان تیر تک لایه برای ارزیابی عملکرد پیزوالکتریک استفاده شد.یافته ها: اثر هم افزایی آرایش ترجیحی نانوالیاف، کاهش قطر الیاف و وجود نانوذرات کلویزیت ۳۰B به مهندسی فاز بلوری قطبی β در PVDF منجر شد. نانوالیاف آرایش یافته PVDF -کلویزیت ۳۰B با شکل شناسی یکنواخت، قطر متوسط کمتر از ۱۰۰nm و کسر فاز β حدود %۸۸ تهیه شدند. برهم کنش های بین سطحی زنجیر پلیمری-نانوذرات خاک رس، مسئول افزایش %۸۴ در مدول کشسانی نانوالیاف آرایش یافته PVDF هستند. پیش از این، محدودیت هندسی (آرایش ترجیحی و کاهش قطر الیاف) باعث افزایش %۶۳ در مدول کشسانی نانوالیاف اتفاقی PVDF شده بود. نانوالیاف الکتروریسی شده در نقش تیر یک سرگیردار، از خود بیشینه خمش پیزوالکتریک ۱۱.۲μmV را در پاسخ به میدان الکتریکی ۲μm  نشان دادند که پاسخی رقابتی در مقایسه با آخرین کارهای منتشرشده در این زمینه با بررسی ادبیات پژوهش است. نتایج نشان می دهد، نانوالیاف PVDF-کلویزیت ۳۰B، گزینه امیدوارکننده ای برای محرک های پیزوالکتریک سبک، انعطاف پذیر با ابعاد نانومتری در ساختارهای چندکاربردی ​​نسل بعدی هستند.

Keywords:

نانوالیاف آرایش یافته , فاز β , محرک پیزوالکتریک , PVDF , Cloisite ۳۰B