نانوالياف الكتروريسي شده PVDF/ZnO در نقش حسگر پيزوالكتريك

Electrospun PVDF/ZnO Nanofibers as a Piezoelectric Sensor

در اين تحقيق، نانوالياف پيزوالكتريك PVDF/ZnO با مورفولوژي يكنواخت و فاقد هر گونه دانه به روش الكتروريسي با موفقيت تهيه شد. بر اساس تصاوير SEM، ميانگين قطر نانوالياف ZnO /PVDF حاوي 2 وزني نانوذره 87 نانومتر است. نتايج آزمون FTIR نشان داد كه الكتروريسي به تنهايي قادر است با سازوكار اعمال ميدان الكتريكي بزرگ به محلول پليمري و كشش شديد فواره، فاز بلورين و قطبي β را در نانوالياف خالص PVDF القا كند. همچنين با افزايش تركيب درصد نانوذرات ZnO بر شدت فاز قطبي β بيفزايد. در ادامه، نانوالياف توليدي در نقش حسگر پيزوالكتريك مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه رابطه اي مستقيم بين ولتاژ الكتريكي توليدي نانوالياف PVDF/ZnO و كسر فاز β ساختار بلورين PVDFوجود دارد و حسگر پيزوالكتريك PVDF حاوي 2 وزني ZnO با بيشترين ميزان كسر فاز β، بيشترين ميزان ولتاژ خروجي 1 ميلي ولت را به دست مي دهد.

Here, bead-less PVDF/ZnO piezoelectric nanofibers with smooth and uniform morphology have been successfully prepared via electrospinning. SEM micrographs confirmed that the average diameter 87 nm belongs to PVDF nanofibers containing 2wt ZnO nanoparticles. Fourier transform infrared spectroscopy FTIR results showed that electrospinning is solely able to induce the polar β-phase crystals in neat PVDF nanofibers by applying high electric field to the polymeric solution and extremely high stretch ratio of the jet. In addition, the β-phase intensity of nanofibers increases with increasing ZnO content. Finally, electrospun nanofibers were examined as piezoelectric sensors. According to experiments, there is a direct relationship between the output voltage of nanofibers and their β-phase intensity. Therefore, PVDF-2wt ZnO nanofibers with the highest β-phase content produced the largest output voltage of 1 mV.