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Studien zur elektrostatischen Wirkung von gestreckten PVDF-Folien und Nanofasern

Zusammenfassung

Die elektroaktive β-Phase in Poly (Vinylidenfluorid, PVDF) ist aufgrund ihrer höchsten pyro- und piezoelektrischen Eigenschaften die wünschenswerteste Konformation, die den Einsatz als flexible Sensoren, tragbare Elektronik und Energy Harvester usw. ermöglicht. In dieser Studie , haben wir erfolgreich eine Methode entwickelt, um durch mechanisches Strecken und elektrisches Spinnen hochkonzentrierte β-Phasen-PVDF-Folien und Nanofasernetze zu erhalten. Der Phasenübergangsprozess und die pyro- und piezoelektrischen Effekte von gestreckten Filmen und Nanofasernetzen wurden durch die Beobachtung der Polarisationslichtmikroskopie (PLM)-Bilder, die Ausgabe von Strömen bzw i>λ ) und Konzentrationen. Diese Studie könnte einen neuen Weg für die einfache Herstellung und breite Anwendung von PVDF-Filmen oder -Fasern in tragbarer Elektronik, Sensoren und Geräten zur Energiegewinnung erweitern.

Einführung

In den letzten Jahrzehnten wurden verschiedene Arten elektrostatischer Materialien wie anorganische Keramiken, pyro- oder piezoelektrische Polymere und Materialien auf Verbundbasis untersucht und in großem Umfang in Nanogeneratoren und flexiblen Geräten usw. angewendet. Einige anorganische elektrostatische Materialien wie BaTiO 3 , PZT und PbTiO3 usw., wurden auf vielen Gebieten verwendet, von denen über Toxizität, hohe Kosten und mögliche Umweltverschmutzung berichtet wurde. Verglichen mit diesen bleibasierten pyro- oder piezoelektrischen Materialien weisen organische Polymere wie Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyacrylnitril (PAN) etc. eine gute Flexibilität, ausgezeichnete Isolierung und Bearbeitbarkeit auf. Diese Eigenschaften machen es möglich, sie in Nanogeneratoren [1, 2], flexiblen Sensoren [3, 4], Energy Harvester [5, 6] usw. zu übernehmen. Unter diesen pyro- und piezoelektrischen Polymeren ist PVDF aufgrund seiner hohen Dielektrizitätskonstante, seiner hohen Energiespeicherdichte und seiner guten chemischen Stabilität weit verbreitet auf vielen Gebieten verwendet worden. In den 1960er Jahren wurde PVDF erstmals von Kawai entdeckt, ein Polymermaterial, das nach Behandlung mit Hochtemperatur, starker elektrischer Feldpolarisation oder uniaxialer Dehnung einen starken piezoelektrischen Effekt haben könnte [7]. Später haben Bergmant et al. behandelten PVDF mit elektrischer Feldpolarisation und mechanischer Dehnung und fanden heraus, dass es auch elektrostatische Effekte hat [8,9,10,11]. PVDF-Folie wurde in den Bereichen Sensorik [12,13,14], Öl-Wasser-Trennung [15,16,17], Antifouling- und antibakterielle Membran [18,19,20] und biologische Membran [21,22, 23] basierend auf seinen pyro- und piezoelektrischen Effekten [24].

Abhängig von seinen unterschiedlichen Kettenkonformationen von trans (T) und Gauge (G) gibt es fünf Kristallphasen (α, β, γ, δ und ε) von PVDF [25,26,27]. Die α-Phase (TGTG) ist die stabilste Phase und die meisten von ihnen können ohne jegliche Behandlung durch isotherme Kristallphase erhalten werden [28,29,30]. Die β-Phase (TTTT) ist die Phase, die eine spontane Polarisationsstärke und pyro- und piezoelektrische Eigenschaften aufweist, da sich die Fluoratome in der β-Phase auf der gleichen Seite der Molekülketten befinden, die in a . parallel zueinander angeordnet sind spezifische Richtung, mit derselben Dipolorientierung und verbesserter Polarität [31,32,33]. Da die β-Phase pyro- und piezoelektrische Effekte hat, die α-Phase jedoch nicht, zeigen die Polymere pyro- und piezoelektrische Fähigkeiten, wenn die PVDF-Konformation von der α-Phase in die β-Phase mit Dipolen übergeht. Daher müssen wir die α-Phase mit einigen Methoden in die β-Phase umwandeln.

Um die β-Phase zu erhalten, werden eine Reihe von Modifizierungsmethoden wie Polarisation im elektrischen Feld [34], unterkühlte Kristallisation [35], Co-Kristallisation [36, 37] und eingeschränkte Kristallisation [38] angewendet. Die Polarisation des elektrischen Feldes ist ein Verfahren, bei dem ein ungleichmäßiges elektrisches Feld in einer atmosphärischen Atmosphäre einen teilweisen Zusammenbruch der Luft durch eine Koronaentladung verursacht, was zu einem Ionenstrahlbeschuss des Dielektrikums und einer Ablagerung von Ionenladungen im Dielektrikum führt, um eine seitliche gleichmäßig verteilter piezoelektrischer Ferrit mit hoher Ladungsdichte. Da jedoch die Anregung von Luftspaltionen durch das elektrische Feld sehr begrenzt ist, kann die Ladung nur auf und nahe der Oberfläche der Probe abgeschieden werden. Das Kristallisationsverfahren ist ein Verfahren, bei dem das statische amorphe Polymersystem durch Verdampfen des Lösungsmittels erhalten wird. Bei der Kristallisationsmethode können die Lösungsmittelpolarität, die Lösungskonzentration, die Verdampfungsrate und andere Faktoren die kristalline Phase von PVDF beeinflussen, wodurch es schwierig wird, die experimentellen Bedingungen zu kontrollieren. Angesichts des Einflusses von Lösungsmitteln auf die Kristallisation benötigen wir daher eine einfache und schnelle Methode zur Herstellung von PVDF-Filmen, die Lösungsmittel eliminieren.

In dieser Studie wurde das mechanische Streckverfahren angewendet, um die β-Phasen-PVDF-Folie mit den Vorteilen einer bequemen Herstellung und eines schnellen Prototypings zu erhalten [39,40,41]. Wir berichten über unsere experimentellen Beobachtungen durch eine temperaturunterstützte Streckverarbeitung, um Phasenübergang und pyro- und piezoelektrische Effekte von PVDF-Filmen zu erzielen. Zur Überwachung des Phasentransferprozesses wurde eine Polarisationslichtmikroskopie (PLM) eingesetzt, die eine schnelle und intuitive Beobachtung der Oberflächentopographien, vorläufige Bestimmungen der Oberflächenstruktur der Proben und die Beurteilung der Kristallinität der organischen Filme ermöglicht [42,43 ,44]. FTIR, XRD und Raman charakterisierten ferner die Phasenverteilung des gestreckten PVDF. Die pyro- und piezoelektrischen Effekte wurden durch eine elektrochemische Workstation charakterisiert. Darüber hinaus wurden PVDF-Nanofasernetze erfolgreich durch elektrostatisches Spinnen hergestellt. Der Streckprozess während des Spinnens könnte die Bildung der β-Phase und damit die pyro- und piezoelektrischen Effekte erleichtern.

Materialien und Methoden

Die PVDF-Pulver (Solvay, USA) waren mit einem mittleren Molekulargewicht ~ 640.000 im Handel erhältlich. Das Lösungsmittel N,N-Dimethylformamid (DMF) wurde von Beijing Chemical Works bezogen und Ethylacetat wurde von Beijing TongGuang Fine Chemicals Company bezogen. Alle diese Materialien und Lösungsmittel wurden wie erhalten ohne weitere Reinigung verwendet.

Herstellung von PVDF-Folien

Die gemischte Lösung aus Ethylacetat und DMF mit einem Gewichtsverhältnis von 6:4 wurde verwendet, um PVDF-Pulver aufzulösen. Die hergestellten PVDF-Lösungen mit unterschiedlichem Massenanteil (6 Gew. %, 8 Ge %, 10 Gew. 11. Gew., 12 Gew. %, 13 Gew.) wurden auf Silikonsubstrate schleuderbeschichtet, um PVDF-Filme von KW-4A zu erhalten. Die Filme wurden bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 2000 U/min für 15 s schleuderbeschichtet. Anschließend wurde die vorbereitete PVDF-Membran mit einer Dicke von 700 nm (Zusatzdatei 1:Abbildung S1), die von Profilometer getestet wurde, unter 80 °C mit einer Dehnungsrate von 10 μm/s von Linkam TST350 gleichmäßig gestreckt.

Herstellung von PVDF-Nanofasergeweben

Die Polymerlösung wurde in eine Spritze gefüllt, die durch eine Metalldüse mit einem Innendurchmesser von 0,65 mm verbunden war. Dann wurde die Lösung zu Nanofasern elektrogesponnen und auf einem Vlies gesammelt. Die Parameter des Elektrospinnens wurden wie folgt eingestellt:der Abstand zwischen Spinndüse und Kollektor betrug 15 cm, die Hochspannungsversorgung betrug 15 kV, die Volumenzuführung betrug 0,5 ml/h, die jeweils mit Luftdruck beaufschlagt wurde , die Luftfeuchtigkeit beträgt 10–40 % RH bei 25 °C.

Charakterisierung

Die Oberflächenmorphologien des PVDF-Films wurden durch ein Rasterelektronenmikroskop (SU8010, HITACHI) charakterisiert. Die Kristallstrukturen des PVDF-Films wurden durch Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer (FTIR, TENSOR 27, BRUKER), Raman-Spektrometer (HORIBA T64000) und Röntgenbeugung (XRD 7000, Shimadzu) charakterisiert. Eine Polarisationslichtmikroskopie (PLM, Zeiss Axio Scope.A1) charakterisierte die Konformationen von PVDF-Folien während des Streckens. Ein Gleichstromlieferant (Keithley 2410 SourceMeter) wurde verwendet, um den Motor und die Heizplatte mit variablen Spannungen zu versorgen, sodass der Verbundfoliensensor, der eng an den Heizchips haftet, bei unterschiedlichen Frequenzen und Temperaturen arbeiten konnte. Die hergestellte PVDF-Vorrichtung wurde an eine elektrochemische Workstation (CHI660D, Shanghai Chenhua Instrument Co., Ltd.) angeschlossen, um die pyro- und piezoelektrischen Effekte zu charakterisieren. Die Echtzeit-Stromsignale bei verschiedenen Frequenzen und Temperaturen wurden unter Verwendung der Chronoamperometrie-Methode des elektrochemischen Arbeitsplatzanalysators überwacht. Die Parameter während der Messungen waren:Init E 0 V, Sample Interval 0.001 s −1 .

Ergebnisse und Diskussion

Die Konformation der PVDF-Kette, die während des Streckens allmählich von der α-Phase mit Trans-Gauche-Trans-Gauche (TGTG) in die β-Phase mit Trans-Trans (TT)-Konformation überführt wurde, wurde durch ein PLM charakterisiert. Um eine gleichmäßig gestreckte Folie während des unidirektionalen Streckens zu erhalten, wurde Linkam TST350 zum Strecken der PVDF-Folie verwendet, und es wurden eine moderate Temperatur von 80 °C und eine relativ langsame Streckgeschwindigkeit von 10 μm/s verwendet. Das schematische Diagramm wurde in Abb. 1a gezeigt. Mit zunehmendem Dehnungsverhältnis (λ ) durchliefen die Kristallphasen des PVDF eine signifikante Umwandlung, änderten ihre Kristallform von kugelförmig zu gewebt und wandelten sich schließlich bei λ . in die β-Phase um = 1.3. Die entsprechenden PLM-Bilder während der Dehnung wurden in Abb. 1b gezeigt. Dementsprechend konnte geschlossen werden, dass bei λ = 1.3 die α-Phase geht in die β-Phase über.

a Schematische Darstellung des Versuchsaufbaus zum Strecken von PVDF-Folie; b Die PLM-Bilder von PVDF-Folien während des Streckens mit unterschiedlichen Zugverhältnissen, λ = 1 (i ), λ = 1.02 (ii ), λ = 1,04 (iii ), λ = 1,06 (iv ), λ = 1,08 (v ), λ = 1.1 (vi ), λ = 1.2 (vii ), λ = 1.3 (viii ), λ = 1.4 (ix )

Eine Reihe von Charakterisierungen wurde durchgeführt, um zu bestätigen, dass die β-Phase tatsächlich durch Strecken erzeugt wurde. Infrarotspektren wurden mit einem Fourier-Transform-Infrarot-(FTIR)-Spektrophotometer im Wellenzahlbereich von 400–1500 cm −1 . aufgenommen . Die FTIR-Absorptionsspektrenanalyse zeigte, dass der PVDF-Film mit der α-Phase deutliche charakteristische Absorptionspeaks bei 1383 cm –1 . aufweist , 976 cm −1 , 853 cm −1 , 796 cm −1 , 764 cm −1 , 612 cm −1 , und 530 cm −1 [14, 45, 46], während PVDF mit β-Phase deutliche charakteristische Absorptionspeaks bei 1278 cm −1 . aufweist , 840 cm −1 , und 510 cm −1 [40, 47]. Die charakteristischen FTIR-Absorptionspeaks von PVDF-Filmen vor und nach dem Strecken wurden in Fig. 2a gezeigt. Gemäß Abb. 2a(i) traten signifikante charakteristische Absorptionspeaks bei 976 cm −1 . auf , 796 cm −1 , 764 cm −1 , 612 cm −1 , und 530 cm −1 , die typische Absorptionspeaks der α-Phase waren. Es zeigte sich, dass die Kristallphase des PVDF vor dem Strecken hauptsächlich eine α-Phase war. In Abb. 2a(ii) erschien der Absorptionspeak der β-Phase bei 840 cm –1 , und die Peaks der α-Phasen-Absorption waren schwächer. Daraus konnte geschlossen werden, dass nach dem Strecken die Phase in der PVDF-Folie umgewandelt wurde.

Kristallcharakterisierung von PVDF-Filmen. a FTIR von PVDF-Folien mit unterschiedlichen Massenanteilen, Original (i ), gestreckt (ii ). b Raman von PVDF-Folien mit unterschiedlichen Massenanteilen, Original (i ), gestreckt (ii ). c XRD von PVDF-Folien mit unterschiedlichen Massenanteilen, Original (i ), gestreckt (ii )

Unter der Annahme, dass die IR-Absorption dem Lambert-Beer-Gesetz [48] folgt, ist die A Extinktion ist gegeben durch

$$A =\log \left( {\frac{I}{{I_{0} }}} \right) =KCXL$$ (1)

wo K ist der Absorptionskoeffizient bei der jeweiligen Wellenzahl, L ist die Dicke der Proben, C ist die durchschnittliche Gesamtmonomerkonzentration, X der Kristallinitätsgrad jeder Phase ist und I und ich 0 sind die durchgelassene bzw. einfallende Intensitätsstrahlung. Seitdem ist die Gl. 2 kann verwendet werden, um den Gehalt an β-Phase in einem System zu berechnen. Detaillierte Daten wurden in Zusatzdatei 1 gezeigt:Abb. S2 in den Zusatzinformationen.

$$F_{\left(\beta\right)} =\frac{{X_{\beta} }}{{X_{\alpha} + X_{\beta} }} =\frac{{A_{\beta} }}{{\left( {\frac{{K_{\beta} }}{{K_{\alpha} }}} \right)A_{\alpha} + A_{\beta} }} =\frac{{ A_{\beta} }}{{1,26A_{\alpha} + A_{\beta} }}$$ (2)

Die Raman-Spektren vor und nach dem Strecken von PVDF-Filmen wurden in Abb. 2b gezeigt, die typischen α-Phasen-Peaks von PVDF-Filmen erscheinen bei 284 cm –1 , 410 cm −1 , 535 cm −1 , 610 cm −1 , 795 cm −1 , und 875 cm −1 und die β-Phasen-Peaks bei 510 cm −1 und 839 cm −1 bzw. [47, 49]. Die Ergebnisse zeigten, dass die Konformation der PVDF-Kette allmählich von der α-Phase mit Trans-Gauche-Trans-Gauche (TGTG) in die β-Phase mit Trans-Trans (TT)-Konformation (Wasserstoff- und Fluoratome auf den gegenüberliegenden Seiten des PVDF-Rückgrats) übergeht ) nach dem Dehnen. Die XRD-Charakterisierungen der PVDF-Folie vor und nach dem Strecken wurden in Abb. 2c gezeigt. Unbehandeltes PVDF zeigt Hauptkristallpeaks bei 18,4°, 20,0° und 26,5°, die den Kristallebenen (100), (110) bzw. (021) zugeordnet sind, da in der unbehandelten PVDF-Schicht eine unpolare TGTG-Konformation der α-Phase vorhanden war [49, 50]. In den gestreckten PVDF-Filmen fehlten die Peaks 18,4° und 26,5° vollständig und es ist nur ein Peak bei 20,6° vorhanden, der den (110)- und (200)-Kristallebenen zugeordnet ist, was die Bildung einer reinen β-Phasenstruktur anzeigt. PVDF-Filme mit diesen Dipolen könnten pyro- und piezoelektrisch aktiv sein. Seine Ladeleistungen und Ausgangsspannungs-/Stromkurven profitierten von der Verwendung als pyro- und piezoelektrische Polymersensoren, Nanogeneratoren, Wandler und andere elektrische Anwendungen.

Ein positiver piezoelektrischer Effekt bedeutet, dass die innere Polarisation des Materials bei einer Verformung unter der Einwirkung einer äußeren Kraft auftritt und die gleiche Menge entgegengesetzter Ladung auf den beiden gegenüberliegenden Oberflächen erzeugt wird. Wenn die äußere Kraft wegfällt, kehrt das dielektrische Material selbst in die Ausgangszustände zurück. Das Mechanismusdiagramm wurde in Abb. 3a gezeigt. Um die elektrostatischen Effekte von PVDF zu charakterisieren, wurde ein kleines Gerät mit PVDF-Folie entworfen und erfolgreich hergestellt, wie Abb. 3b. Die piezoelektrischen Ströme wurden unter Verwendung der vorgefertigten Schaltung überwacht, wenn eine normale Kraft auf das Gerät mit wiederholten Drücken und Loslassen ausgeübt wurde. Dann würden die Polarisation und Ladungsverschiebung die piezoelektrischen Ladungen auf den Oberflächen der Vorrichtung regulieren, was zu einer externen Schaltung von der unteren Elektrode zur oberen Elektrode führt und ein offensichtliches Ausgangsstromsignal erzeugt. Die piezoelektrischen Ströme von gestreckten PVDF-Folien (λ = 1,3) bei unterschiedlichen Frequenzen wurden von einem Motor überwacht, der mit unterschiedlichen Spannungen betrieben wurde (die von einem Gleichstromlieferanten geliefert wurden). Die Ergebnisse zeigten, dass der piezoelektrische Ausgangsstrom mit der Zunahme der Massenanteile des PVDF-Films bei der gleichen Frequenz zunahm. Der Ausgangsstrom erreichte das Maximum, als sich die PVDF-Konzentration 11 Gew.-% näherte, mit einem Maximalwert von 600 nA.

Piezoelektrische Effekte von gestreckten PVDF-Folien. a Schematische Darstellung des piezoelektrischen Mechanismus unter Einwirkung einer äußeren Kraft. b Schematische Darstellung der Strukturen der hergestellten PVDF-Dünnschichtvorrichtung. c Der piezoelektrische Effekt gestreckter PVDF-Folien (λ = 1.3)

Pyroelektrische Materialien können eine spontane Polarisation aufweisen, was bei Temperaturänderungen zu positiven und negativen Ladungen auf der Filmoberfläche führt. Die spontane Polarisation von PVDF-Filmen kann durch Erhitzen oder Abkühlen auf Curie-Temperatur geändert werden, und es können auf beiden Seiten des Films elektrostatische Ladungen erzeugt werden. Das schematische Diagramm wurde in Abb. 4a gezeigt. Die pyroelektrischen Effekte von PVDF-Filmen mit unterschiedlichen Massenanteilen wurden bei unterschiedlichen Temperaturen (von 60 bis 100 °C) unter Verwendung einer Heizplatte, die an eine Gleichstromquelle angeschlossen war, wie in Abb. 4b gezeigt, überwacht. Es konnte beobachtet werden, dass die Leistung pyroelektrischer Ströme mit steigender Temperatur zunahm und bei 100 °C einen Maximalwert von 15 pA erreichte. Ähnlich wie bei den piezoelektrischen Effekten nahmen die pyroelektrischen Ströme mit zunehmenden Massenanteilen von PVDF-Folien bei gleicher Temperatur zu. Der Ausgangsstrom erreichte das Maximum, wenn sich die PVDF-Konzentration 11 Gew. % näherte, was mit der der piezoelektrischen Effekte übereinstimmte, was darauf hinweist, dass die Konzentration von 11 Gew. % der PVDF-Filme die am besten geeignete Konzentration war. Alle diese Ergebnisse zeigten, dass der PVDF-Dünnfilm ausgezeichnete pyro- und piezoelektrische Effekte verarbeitet.

Pyroelektrische Effekte von PVDF-Filmen. a Schematische Darstellung des pyroelektrischen Arbeitsmechanismus unter Temperaturstimulation; b Schematische Darstellung einer hergestellten PVDF-Dünnschichtvorrichtung; c Messung des pyroelektrischen Effekts in PVDF-Folien

Aufgrund des ausgeprägten elektrostatischen Effekts könnte PVDF durch Adsorption von atmosphärischen Partikeln als potenzielles luftfilterndes Material wirken. Um die Luftfilteranwendungen des PVDF zu untersuchen, haben wir durch Elektrospinnverfahren ein Nanofasergewebe mit Sandwichstruktur hergestellt. Wie in Fig. 5a gezeigt, befand sich PVDF-Lösung mit unterschiedlichem Massenanteil im Nadelrohr, und PVDF-Lösung wurde durch elektrostatisches Spinnen zu PVDF-Fasern verarbeitet. Als Substrat zur Aufnahme der PVDF-Fasern wurde ein Vlies mit geringerer Dichte verwendet. Für die gleichmäßig hergestellten Fasern beträgt der durchschnittliche Durchmesser etwa 250 nm. Später haben wir Nanofasernetze hergestellt, die die Sandwichstruktur aus Vlies und PVDF-Nanofaser waren. Durch Veränderung des Massenanteils von PVDF-Lösungen erhielten wir entsprechende Nanofaser-Netze mit unterschiedlicher Dichte. Die Morphologie von Nanofasernetzen unter PVDF-Lösungen mit unterschiedlichen Massenanteilen wurde in Abb. 5b gezeigt. Es konnte beobachtet werden, dass die Dichten der hergestellten Fasern mit zunehmendem Massenanteil der Lösungen zunehmen.

Herstellung und Eigenschaften von PVDF-Nanofasernetzen. a Schematische Darstellung des Vorbereitungsprozesses des elektrostatischen Spinnens. b REM-Aufnahmen von PVDF-Nanofasern unter verschiedenen Massenanteilen:6 Gew.-% (i ); 8 Gew.-% (ii ); 10 Gew. % (iii ); 11 Gew.-% (iv ); 12 Gew.-% (v ); und13 Gew.-% (vi ). c Piezoelektrischer Effekt von PVDF-Nanofasergewebe mit unterschiedlichen Massenanteilen. d Pyroelektrischer Effekt von PVDF-Nanofasergewebe mit unterschiedlichen Massenanteilen

Wir haben ferner die elektrostatischen Effekte des hergestellten Sandwich-strukturierten PVDF-Nanofasergewebes charakterisiert. Hier wurde die Leerlaufspannung überwacht, da die elektrischen Widerstände sowohl der Vliese als auch der Nanofasernetze relativ hoch waren. Durch Versuch und Irrtum wurden die pyro- und piezoelektrischen Effekte der hergestellten Nanofasernetze in Abb. 5c und d gezeigt. Die Ergebnisse zeigten, dass die PVDF-Nanofaser mit einer Konzentration von 11 Gew.-% die höchste Leerlaufspannung ausgab, die sich 0,04 V bei 362 Hz näherte, wie in Abb. 5c gezeigt. Die piezoelektrischen Effekte der Nanofasernetze wurden in Abb. 5d gezeigt, die Konzertierung von 11 Gew.-% zeigte auch die höchste Leerlaufspannung und erreichte 0,01 V bei 100 °C. Die ähnlichen pyro- und piezoelektrischen Effekte der PVDF-Nanofasermaschen mit dem dünnen Film können aufgrund des erzeugten Drucks einen gewissen Grad an Spannung auf der Faser erzeugen, um während des elektrostatischen Spinnprozesses eine β-Phase zu bilden. Die hervorragenden pyro- und piezoelektrischen Eigenschaften der hergestellten Nanofaser-Netze haben die potenzielle Anwendung in elektrostatischen Filtern, tragbaren elektronischen Geräten oder Biosensoren.

Schlussfolgerungen

In dieser Studie wurden die pyro- und piezoelektrischen PVDF-Folien und -Netze erfolgreich durch mechanisches Strecken und elektrisches Spinnen hergestellt. Die Ergebnisse zeigten, dass die gestreckten PVDF-Filme einen offensichtlichen Phasenübergangsprozess aufweisen und daher ausgezeichnete pyro- und piezoelektrische Effekte induzieren. Darüber hinaus wurden auf einem PP-Vliessubstrat erhaltene Nanofasernetze auch durch ein einfaches elektrisches Spinnverfahren erfolgreich hergestellt, die durch Überwachung der Leerlaufspannungen relativ höhere pyro- und piezoelektrische Effekte aufweisen. Diese Eigenschaften könnten die Verwendung als elektrostatische Filter, tragbare elektronische Geräte oder Biosensoren ermöglichen.

Verfügbarkeit von Daten und Materialien

Die in der aktuellen Studie verwendeten bzw. analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

Abkürzungen

PLM:

Mikroskopie mit polarisiertem Licht

XRD:

Röntgenbeugung

FTIR:

Fourier-Transformations-Infrarot-Spektrometer

Raman:

Raman-Spektrometer

SEM:

Rasterelektronenmikroskop

PVDF:

Polyvinylidenfluorid

DMF:

N,N-Dimethylformamid


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