Ett schematiskt diagram över metoden för att bestämma förhållandet mellan morfologi och piezoelektriska prestanda hos fiberkomponenter. Kredit:DGIST (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology)
En forskargrupp ledd av Lim Sang-kyoo, seniorforskare vid avdelningen för energiteknik vid DGIST (president Kuk Yang) utvecklade en piezoelektrisk polymer/keramisk kompositfiber med en tvärsnittsform som är enhetligt kontrollerad för att möjliggöra användningen av energiskörd teknologier som kan återvinna energi som går till spillo eller som konsumeras i vardagen.
Piezoelektrisk fiber kan producera elektrisk energi genom den piezoelektriska effekten av materialet och driva bärbara elektroniska enheter genom bärarens rörelse. Men de flesta av de piezoelektriska fibrerna som utvecklats hittills är gjorda av nanofibrer, vilket innebär att det är svårt att kontrollera fibrernas form, och att fibrerna är svaga, vilket hindrar kommersialiseringen. Dessutom finns det mycket få studier om sambandet mellan formen på fibermaterialet och den piezoelektriska prestandan.
En forskargrupp ledd av Lim Sang-kyoo, senior forskare vid avdelningen för energiteknik, producerade PVDF (Polyvinylidenfluorid)-fiber som innehåller bariumtitanat i en nanostavform genom att ta formen av blommor och stjälkar (påskliljor, rädisablommor, papyrusstammar , och sedge stjälkar) genom att använda smältspinningsteknik och kontrollera deras tvärsnittsformer enhetligt. Teamet bekräftade att det förbättrade den piezoelektriska prestandan genom att öka fiberns yta och samtidigt öka fiberns kristallinitet, vilket är fördelaktigt för att generera elektricitet.
Teamet bekräftade också korrelationen mellan den specifika ytan och den piezoelektriska effekten enligt fiberns form med hjälp av en höghastighetskamera. Den piezokeramiska PVDF-kompositfibern genererar en elektrisk signal i enlighet med deformationen av en yttre kraft. PVDF-fibrer innehållande bariumtitanat-nanostrukturer i olika former (sfäriska och stickformar) producerades för att undersöka skillnaden i piezoelektrisk prestanda beroende på formen på piezoelektrisk keram. Teamet bekräftade att det maximerar den dielektriska polarisationen och bidrar till förbättringen av den piezoelektriska prestandan som är gynnsam för arrangemanget.
Seniorforskaren Lim Sang-kyoo sa:"Det förväntas att högpresterande energiskördande material av fibertyp med förbättrad fiberstyrka kan kommersialiseras genom denna forskning i framtiden."
Resultaten av denna studie publicerades i juninumret av Nano Energy . + Utforska vidare
