بررسی اثر افزودن نانوذرات تیتانات باریم بر خواص الیاف الکتروریسی شده PVDF

پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) یک پلیمر نیمه بلورین است که به دلیل خواص ویژه بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این پلیمر دارای پنج ساختمان بلوری است که فاز β به دلیل دارا بودن خاصیت پیزوالکتریک مهم ترین فاز PVDF به شمار می آید. راه های زیادی برای افزایش فاز β وجود دارد که از آن جمله می توان به استفاده از الکتروریسی به عنوان روش ساخت و همچنین افزودن نانو ذراتی مانند تیتانات باریم (BT) اشاره کرد. محلول PVDF حاوی درصدهای وزنی مختلف نانوذرات تیتانات باریم تهیه و الکتروریسی شدند. الیاف نانوکامپوزیتی تولید شده سپس در دمای ۱۵۵ درجه سانتی گراد به مدت دو ساعت عملیات حرارتی شدند.بررسی مورفولوژی نمونه های حاوی مقادیر مختلف BT با استفاده از تصاویر SEM نشان داد که الیاف نانوکامپوزیتی به دست آمده کاملا یکنواخت و بدون بید بودند. علاوه بر این، افزایش مقدار نانوذرات BT سبب کاهش قطر الیاف شد. با توجه به نتایج EDS می توان فهمید که نمونه ی کامپوزیتی ساختاری کاملا یکنواخت و همگن از نظر توزیع BT دارد. با توجه به نتایج FTIR، با افزایش درصد نانوذرات BT تا ۴ درصد وزنی، فاز β افزایش یافته است که دلیل این امر، برهمکنش موثر بین نانوذرات BT وPVDF است. با افزایش مقدار نانوذرات به بیشتر از ۴ درصدوزنی، تشکیل فاز β حین الکتروریسی تحت تاثیر دو عامل افزایش آگلومره های BT و افزایش ویسکوزیته کاهش می یابد. اندازه گیری زاویه تماس الیاف PVDF-BT نشان داد که با افزایش درصد وزنی BT، ترشوندگی الیاف نانوکامپوزیت بهبود می یابد. نتایج XRD نشان داد که روش الکتروریسی باعث ایجاد فاز β در PVDF می شود. همچنین در الگوی پراش کامپوزیت PVDF-BT، شدیدترین پیک BT مشاهده شد. در نهایت نمونه ی PVDF-۴%BT خاصیت پیزوالکتریک بیشتری نسبت به PVDF خالص از خود نشان داد.نتایج حاصل از پژوهش حاضر نشان داد که افزودن BT در مقدار بهینه ۴ درصد وزنی می تواند سبب بهبود خواص الیاف PVDF-BT شود. در این میزان از تیتانات باریم، ۴۳/۹۴ درصد فاز بتا که بیش ترین میزان فاز بتا است، به دست آمد. همچنین با توجه به نتایج آزمون پیزوالکتریک مشخص شد که با افزودن ۴ درصد وزنی تیتانات باریم به محلول PVDF، بار خروجی پیزوالکتریک الیاف PVDF از pC/N ۳۴/۶ به pC/N ۸۵/۸ افزایش یافته است.

کلیدواژه ها:

کامپوزیت پیزوالکتریک ، پلی وینیلیدن فلوراید ، نانو ذرات تیتانات باریم ، الکتروریسی