НОВОСТИ О ФТОРОПЛАСТАХ

 

Группа исследователей из Азии добилась впечатляющих результатов в создании высокоэффективных датчиков для носимых устройств. Они использовали 3D-печать для изготовления датчиков портативных устройств с генерацией энергии. Гибкие пьезоэлектрические устройства просты в изготовлении и имеют лучшие эксплуатационные характеристики по сравнению с трибоэлектрическими источниками энергии. PVDF - популярный базовый материал для 3D-печати датчиков, заполненный добавкой для зародышеобразования, он может обеспечить оптимальные пьезоэлектрические характеристики.

Здесь была использована технология 3D-печати для изготовления полностью напечатанного гибкого датчика с автономным питанием и с высокими пьезоэлектрическими характеристиками. Этот метод печати основан на использовании композитной пленки из гидрофобной функционализированной поверхности титаната бария (FD-BTO)/поливинилиденфторида (PVDF). Чтобы усилить межфазную связь между BTO и PVDF, наночастицы BTO были функционализированы с использованием гидрофобных 1 H , 1 H , 2 H , 2 H-перфтордецилтриэтоксисиланов.

Используя 3D-принтер с роботизированной рукой от Musashi Engineering, исследователи смогли определить оптимальный состав PVDF-BTO в пленке. Они напечатали из пасты серебряный контакт на поверхности устройства и поляризовали композитную пленку действием электрического поля. Увеличение концентрации BTO в пленках оказало коррелирующее влияние на пьезоэлектрические свойства. Прототипы, сделанные из 10% наночастиц бария, производили пьезомодуль d₃₃ равный 24,3 пКл/Н. А использование образцов с концентрацией 50% увеличивала этот пьезомодуль до значения 69,1 пКл/Н.

Схема пьезоэлемента из композитной пленки BTO/PVDF показана на рисунке ниже:

Кроме того, пьезодатчик сигнала продемонстрировал отличную механическую прочность в ходе 20 000 циклических испытаний силовой нагрузкой.

На практике печатные датчики были прикреплены к защитному снаряжению для тхэквондо и использованы для мониторинга и анализа движений спортсмена. При ударах они смогли обнаружить различные уровни силового воздействия.

Возможные области применения портативной электроники — это, например, медицинский или спортивный энергонезависимый мониторинг.

 

 

 

 

 

 

 

Источник: https://doi.org/10.1039/D0NR07525F