بررسي اثر افزودن نانوذرات تيتانات باريم بر خواص الياف الكتروريسي شده PVDF

پلي‌وينيليدين‌‌فلورايد (PVDF) يك پليمر نيمه‌بلورين است كه به دليل خواص ويژه بسيار مورد توجه قرار گرفته است. اين پليمر داراي پنج ساختمان بلوري است كه فاز β به دليل دارا بودن خاصيت پيزوالكتريك مهم‌ترين فاز PVDF به شمار مي‌آيد. راه‌هاي زيادي براي افزايش فاز β وجود دارد كه از آن جمله مي‌توان به استفاده از الكتروريسي به عنوان روش ساخت و همچنين افزودن نانو ذراتي مانند تيتانات باريم (BT) اشاره كرد. محلول PVDF حاوي درصدهاي وزني مختلف نانوذرات تيتانات باريم تهيه و الكتروريسي شدند. الياف نانوكامپوزيتي توليد شده سپس در دماي 155 درجه سانتي‌گراد به مدت دو ساعت عمليات حرارتي شدند.بررسي مورفولوژي نمونه‌هاي حاوي مقادير مختلف BT با استفاده از تصاوير SEM نشان داد كه الياف نانوكامپوزيتي به دست‌آمده كاملاً يكنواخت و بدون بيد بودند. علاوه بر اين، افزايش مقدار نانوذرات BT سبب كاهش قطر الياف شد. با توجه به نتايج EDS مي‌توان فهميد كه نمونه‌ي كامپوزيتي ساختاري كاملا يكنواخت و همگن از نظر توزيع BT دارد. با توجه به نتايج FTIR، با افزايش درصد نانوذرات BT تا 4 درصد وزني، فاز β افزايش يافته است كه دليل اين امر، برهمكنش مؤثر بين نانوذرات BT وPVDF است. با افزايش مقدار نانوذرات به بيشتر از 4 درصدوزني، تشكيل فاز β حين الكتروريسي تحت تاثير دو عامل افزايش آگلومره‌هاي BT و افزايش ويسكوزيته كاهش مي‌يابد. اندازه‌گيري زاويه تماس الياف PVDF-BT نشان داد كه با افزايش درصد وزني BT، ترشوندگي الياف نانوكامپوزيت بهبود مي‌يابد. نتايج XRD نشان داد كه روش الكتروريسي باعث ايجاد فاز β در PVDF مي‌شود. همچنين در الگوي پراش كامپوزيت PVDF-BT، شديدترين پيك BT مشاهده شد. در نهايت نمونه‌ي PVDF-4%BT خاصيت پيزوالكتريك بيشتري نسبت به PVDF خالص از خود نشان داد.نتايج حاصل از پژوهش حاضر نشان داد كه افزودن BT در مقدار بهينه 4 درصد وزني مي‌تواند سبب بهبود خواص الياف PVDF-BT شود. در اين ميزان از تيتانات باريم، 94.43 درصد فاز بتا كه بيش‌ترين ميزان فاز بتا است، به دست آمد. همچنين با توجه به نتايج آزمون پيزوالكتريك مشخص شد كه با افزودن 4 درصد وزني تيتانات باريم به محلول PVDF، بار خروجي پيزوالكتريك الياف PVDF از pC/N 6.34 به pC/N 8.85 افزايش يافته است.