30598

ساخت نانو كامپوزيت پيزوالكتريك PVDF/ نانو ذره نيتريد بور

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي گرايش پليمر

1399

1402/07/09

دكتر محمد رضا مقبلي

دكتر سيد حسن هاشم آبادي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

مواد پيزوالكتريك به طور مستقيم انرژي مكانيكي و الكتريكي را انتقال مي‌دهند و براي كاربردهاي گسترده‌اي مانند حسگرها، محرك‌ها و دستگاه‌هاي برداشت انرژي مورد توجه هستند. در اين پژوهش اثر افزودن نانو ذره نيتريد بور شش ضلعي (hBN) بر خواص ساختاري، حرارتي و پيزوالكتريكي پليمر پلي وينيليدين فلورايد (PVDF) بررسي شده است. در ابتدا به منظور استفاده از حداكثر سطح ويژه نيتريد بور توسط فرايند گرمابي با حلال ايزوپروپانول يا ايزو پروپيل الكل (IPA) و آب در شرايط دما و فشار بالا، عمليات لايه‌اي شدن نانو صفحات انجام گرفت. سپس با ايجاد گروه‌هاي عاملي هيدروكسيل بر سطح نانو صفحات نيتريد بور براي پيوند زني بهتر با سيلان 3-آمينو پروپيل تري اتوكسي سيلان (APTES) اصلاح گرديد؛ بنابراين سيلاني كردن نيتريد بور مانع از تجمع و كلوخي نانو صفحات و بهبود پراكندگي موثر در زمينه پليمري گرديد. براي بررسي عملكرد موفقيت‌آميز فرايند لايه‌اي شدن و اصلاح سطح، آزمون‌هاي پراش اشعه ايكس (XRD)، طيف‌سنجي مادون‌قرمز فوريه (FTIR) و آناليز وزن سنجي حرارتي (TGA) انجام شده است. همچنين براي بررسي اثر اصلاح سطحي نانو ذره نيتريد بور بر خواص كامپوزيت پيزوالكتريك PVDF، مقادير مختلفي از نيتريد بور شامل: 0، 5/0، 1، 5/1 و 7/1 درصد وزني بكار برده شده است. نتايج آزمون‌هاي XRD و FTIR نشان داد، با افزايش نيتريد بور تا 1 درصد وزني باعث بهبود فاز β قطبي پيزوالكتريك مي‌گردد؛ اما با افزايش مقدار بيش از 5/1 درصد ماده پركننده سبب تجمع در سطح و ساختار زمينه‌ي پليمري (مطابق با آزمون ساختار سطح (FE-SEM)) گرديد.

1402/12/18

Fabrication of piezoelectric PVDF nanocomposite/boron nitride nanoparticle

9/30/2024 12:00:00 AM

Piezoelectric materials directly transfer mechanical and electrical energy and are of interest for a wide range of applications such as sensors, actuators, and energy harvesting devices. In this research, the effect of adding hexagonal boron nitride nanoparticles (hBN) on the structural, thermal and piezoelectric properties of polyvinylidene fluoride (PVDF) polymer has been investigated. At first, in order to use the maximum specific surface of boron nitride, the layering of nanoplates was carried out by the process of hydrothermal treatment with isopropanol or isopropyl alcohol (IPA) solvent and water under high temperature and pressure conditions. Then it was modified by creating hydroxyl functional groups on the surface of boron nitride nanoplates for better bonding with 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES); Therefore, silanization of boron nitride prevented the aggregation and clumping of nanoplates and improved the effective dispersion in the polymer field. X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermal gravimetric analysis (TGA) have been performed to check the successful performance of the layering process and surface modification. Also, to investigate the effect of boron nitride nano particle surface modification on PVDF piezoelectric composite properties, different amounts of boron nitride including: 0, 0.5, 1, 1.5 and 1.7% by weight have been used. The results of XRD and FTIR tests showed that by increasing boron nitride up to 1% by weight, it improves the piezoelectric polar β phase; But increasing the amount of filler more than 1.5% caused accumulation on the surface and structure of the polymer matrix (according to the surface structure test (FE-SEM)).

پيزوالكتريك , نانو ذره نيتريد بور , پلي وينيليدين فلورايد , كامپوزيت , اصلاح سطح

Piezoelectricity , boron nitride nanoparticle , polyvinylidene fluoride (PVDF) , composite , surface modification

fatemeh poshtiban

Dr. Mohammad Reza Moghbeli