تولید نانومولدهای انعطاف‌پذیر الیافی به کمک پیزوپلیمر پلی‌وینیلیدن فلوئورید

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی نساجی، قطب علمی و پژوهشکده نساحی، تهران، ایران

2 دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی نساجی، پژوهشکده مواد و فناوری‌های پیشرفته در نساجی ، تهران، ایران

چکیده

منابع انرژی مکانیکی کوچک متنوعی در محیط اطراف ما وجود دارد که به‌سادگی نادیده گرفته میشود، هرچند مقدار آنها جزئی است. اما، در مجموع مقدار این انرژیها قابل توجه است. برداشت انرژی الکتریکی از منابع محیطی پیرامون ما و استفاده از آن برای تأمین انرژی الکتریکی این ابزارهای قابل حمل بسیار مورد توجه است. از طرفی پیزوالکتریکها، موادی هستندکه قابلیت تبدیل انرژی مکانیکی والکتریکی به یکدیگر را دارند و به عنوان یکی از گزینه های مناسب برای استفاده در ابزارهای خود شارژ ‌شونده مطرح هستند. در پژوهش حاضر، روشی برای تولید نانومولدهای الیافی انعطاف‌پذیر با تکیه بر خواص پیزوالکتریکی مواد و استفاده از پیزوپلیمرها و تلفیق آن با نانوفناوری ارائه شده است. انعطافپذیری زیاد نانومولد انعطاف‌پذیر، امکان استفاده ازآن در منسوجات، به‌ویژه البسه را برای تأمین انرژی الکتریکی مورد نیاز وسایل میکروالکترونیک همراه فراهم میسازد. بدین منظور، از فرایند الکتروریسی برای تولید الیافی با ابعاد نانو و میکرو از محلول پلی وینیلیدن فلوئورید استفاده شد. لایه‌‌الیاف تولیدی به روش‌های مختلف نظیر پراش پرتو ‌‌X (XRD) برای بررسی ساختاربلوری،میکروسکوپی الکترونی پویشی(SEM) به منظور بررسی ساختار ظاهری و یکنواختی نانو الیاف وآزمون اندازه گیری ولتاژ خروجی ارزیابی شد. نتایج حاصل حاکی از امکان استفاده از این محصول به‌عنوان نانومولداست. مقایسه توان خروجی نانومولدتولیدشده و لایه های پلی وینیلیدن فلوئورید نشان داد، ولتاژ و جریان قابل برداشت بهبود چشمگیری دارد و این مقدار از 0.5V  و 0.6 pA  مرتبط با یک فیلم پلی وینیلیدن فلوئورید به 3.4 V  و 3mA  بهبود یافته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Flexible Fiber Nanogenerator Fabrication by Poly(vinyldene floride) Piezo-polymer

نویسندگان [English]

  • M. Sajad S. Bafqi 1
  • Ali Gheibi 1
  • R. Bagherzadeh 2
  • Masoud Latifi 1
چکیده [English]

We are surrounded by various small mechanical energy sources which are normally ignored. Although their individual level of energy is quite low, the total amount of energy produced should be considered significance. Utilization of these energies that have so far been neglected can be very useful, especially for charging portable and wireless electronic devices that they should be charged frequently. Supplying electrical energy needed for the microelectronic devices can also be of the great importance from the environment point of view. Piezoelectric materials are able to convert mechanical to electrical energy (and vice versa) and can be considered as the best choice for harvesting energy devices. However, they are thick and rigid and have a low efficiency in the form of polymeric films. In this paper, an attempt is made to fabricate a flexible nano-generator using piezoelectric properties of polyvinylidene fluoride (PVDF) for harvesting electrical energy. The flexibility of polymer can be useful for fabrication of self-chargeable microelectronics and suitable for using in the wearable textile. Electrospining was used for fabrication of PVDF nanofibers. XRD, SEM and V-Out results showed that the flexible nano-generator based on PVDF nano-fibers could be fabricated and utilized in the smart clothing sectors for supplying the electrical power. The results of output voltage and current of both PVDF thin fim (0.5 V, 0.6 pA) and nano-fiber mat (3.4 V, 3 mA) show a considerable improvement of V-out for the nano-fiber mat vs. film which is promising for energy harvesting piezoelectric material.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electrospinning
  • Nanofiber
  • Nanogenerator
  • Piezoelectric