مشخصه یابی و بررسی رفتار الکتریکی نانو ذرات ZrB2 سنتز شده به روش الکتروریسی

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: مشخصه یابی و بررسی رفتار الکتریکی نانو ذرات ZrB2 سنتز شده به روش الکتروریسی

ارائه دهنده: Provider: خدیجه همتی ازندریانی - مهندسی مواد

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر حمید اصفهانی

اساتید مشاور: Advisory Professors:

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر محسن شیخی_ دکتر مینو کرباسی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 14 - 1405/7/28

مکان ارائه: Place of presentation: سالن کنفرانس

چکیده: Abstract: یکی از زمینه‌های جذاب و پرکاربرد در حوزه مواد الکتریکی، فناوری نانو و کاربرد آن در ساخت مواد تریبوالکتریک است که مواد که قادرند انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند. افزودن نانوذرات با زیرکونیوم دی¬بورید ZrB2)) با بارالکتریکی منفی به الیاف زمینه پلیمری پلی وینیلیدون فلورید (PVDF)، می‌تواند موجب افزایش عملکرد رفتار تریبوالکتریک شود. در این پژوهش به روش الکتروریسی الیاف کربنی حاوی پیش ماده Zr و B و پساکلسیناسیون در دمای 1000 درجه سانتی‌گراد، ذرات نسبتا کروی با میانگین قطر 21±89 و 49±103 نانومتر به ترتیب برای الیاف ZB1 (نسبت ۱:۱ B2O3 به ZrO2) و حاوی محتوی B چهار برابر (ZB4) بدست آمد. بررسی فازشناسی ذرات نشان داد علاوه بر ZrB2، دیگر فازهای بورایدی نظیر ZrB و ZrB12 در کنار فاز فاز اکسیدی B2O3 و اصلی ZrO2 تشکیل شده اند، که محتوی آن بر اساس تغییر مقدار بور در سیستم متفاوت بود. مقدار پتانسل زتا نانوذرات ZB1 و ZB4 به ترتیب 2/51- و 9/46- میلی‌ولت بود. برای بررسی اثر ذرات بر ریزساختار و رفتار الکتریکی و تریبوالکتریکی در الیاف PVDF، الیاف کامپوزیتی حاوی 1 درصد وزنی ذرات به روش الکتروریسی تولید شدند. میانگین قطر الیاف PVDF-ZB1 و PVDF-ZB4 به ترتیب برابر 93 ± 253 و 79 ± 479 نانومتر بود. حضور نانوذرات ZB1 و ZB4 موجب افزایش کسر فاز الکترفعال β در الیاف PVDF به ترتیب برابر 773/0 و 793/0 شد. ضریب دی الکتریک و مقاومت سطحی الیاف در اثر حضور نانوذرات ZB1 و ZB4 افزایش یافتند. نتایج نشان دادکه ضریب پیزوالکتریک(d33) الیاف PVDF-ZB1 نسبت به سایر الیاف بیشترین مقدار (pC/N 28/1) را داشت. رفتار تریبوالکتریک الیاف PVDF اصلاح شده با نانوذرات ZB1 و ZB4 در دو حالت تماس-جدایش و لغزش به طور محسوس بهبود یافت. نتایج نشان داد که الیاف PVDF-ZB4 با چگالی توان W/m2 78/35 در حالت تماس-جدایش و الیاف PVDF-ZB1 با چگالی توان W/m2 89/67 در حالت لغزش بهترین عملکرد را دارند. در نهایت عملکرد الیاف PVDF اصلاح شده با نانوذرات ZB1 و ZB4 برای برداشت انرژی آکوستیک (AEH) در بازه فرکانس 250 تا 2000 هرتز صدای ورودی بررسی شد. نتایج نشان داد بیشترین چگالی توان برداشت مربوط به الیاف PVDF-ZB4 با مقدار mW/g 35/1 در فرکانس 2000 هرتز بود. یافته¬های این پژوهش نشان دادند که نانوذرات ZrO2-ZrB2 می¬توانند در ارتفا عملکرد سیستم¬های پلیمری برای کاربرد تولید و برداشت انرژی مورد استفاده قرار گیرند.