Neylon piezoelektrik to'qimachilik uchun tanlangan material bo'lib tuyuladi, chunki neylonga asoslangan to'qimachilik sanoati juda etuk bo'lgan va neylon ham qulay piezoelektrik kristalli fazaga ega. Agar siz unga teginsangiz, siz mukammal zaryad to'planishiga erishasiz. Bosimni sezish va atrof-muhit harakatidan energiya yig'ish.
Ammo neylonni piezoelektrik kristalli tuzilishga berib, uni tolaga hosil qilish oddiy emas. Germaniyadagi Maks Plank Polimerlar Tadqiqot Instituti tadqiqotchisi va Buyuk Britaniyaning Bath universiteti professori Kamol Asadi quyidagicha izohladi:" Bu deyarli yarim asrlik qiyinchilik." Yaqinda" Advanced Funktsional Materiallar" hisobot bering, u va uning hamkasblari muammoni qanday hal qilishganini tasvirlab berishdi.
Neylonning piezoelektrik fazasi nafaqat elektron to'qimachilik uchun, balki turli xil elektron qurilmalar uchun ham jozibali, ayniqsa yuqori mo'rtlik bilan an'anaviy piezoelektrik keramika uchun. Biroq, o'nlab yillar davomida kuchli piezoelektrik reaktsiyaga ega bo'lgan kristalli neylonni ishlab chiqarishning yagona usuli bu uni eritib, tez sovitib, keyin uni tekis&# 39 fazasiga quyish uchun cho'zishdir. Olingan struktura odatda o'nlab mikron qalinlikda bo'ladi, bu elektron uskunalar yoki elektron to'qimachilik dasturlari uchun juda qalin.
GG quotes; piezoelektrik xatti-harakatlar" neylon polimer zanjiridagi takrorlanadigan birliklar va ular bilan qo'shni zanjirlardagi amid guruhlari o'rtasidagi o'zaro ta'sirdagi amid guruhlaridan kelib chiqadi. Ushbu amidlar o'zlarining dipollarini elektr maydoniga tenglashtirganda, birinchi marta 1980-yillarda kuzatilgan materialdagi piezoelektrik ta'siridan foydalanish mumkin. Ammo neylonning ko'pgina kristalli fazalarida sodir bo'ladigan narsa shundaki, bu amidlar boshqa polimer zanjirlarida amidlar bilan kuchli vodorod bog'lanishlarini hosil qiladi, ularning o'rnini qulflaydi va yo'nalishini o'zgartirish va hizalanishiga yo'l qo'ymaydi. Shu sababli, bizning oldimizda turgan muammo amidni eritish, sovutish va cho'zish paytida hosil bo'lgan morfologiyasini cheklamagan holda erkin yo'nalishini ta'minlashga imkon beradigan fazani ishlab chiqarish yo'lini topishdir.
1990-yillarda dunyodagi aksariyat tadqiqot guruhlari piezoelektrik plyonkalar yoki tolalarni ishlab chiqarish bo'yicha harakatlaridan voz kechganlarida, Asadi guruhi" to'qimachilik muhandisining ajoyib talabasi" Asadini ushbu masalaga e'tibor berishga undagan Saleem Anwar. . Tadqiqotchilar birinchi navbatda neylonni kuchli piezoelektrik xususiyatlarga ega bo'lgan fazada ishlab chiqarishning asosiy omillarini ko'rib chiqdilar. Eritish, sovutish va cho'zish usuli neylonni tez sovitishga bog'liq, shuning uchun Asadi va Anvar va ularning hamkorlari neylonni erituvchida eritib, so'ngra erituvchini tezda ekstrakti qilish bilan bir xil ta'sirga ega bo'lishni o'rgandilar. Biroq, erituvchilar neylonni amidlar orasidagi vodorod bog'lanishlariga hujum qilish orqali eritib, o'z joylarida vodorod aloqalarini hosil qiladi, shuning uchun hal qiluvchi moddadan qutulish deyarli mumkin emas.
Bir kuni, Anvar tajribadan so'ng asetondan tozalash uchun foydalanganida, u Asadiga neylon plyonka ishlab chiqarish uchun erituvchi sifatida trifloroasetik kislota (TFA) dan foydalanishga harakat qilganligi va g'oyat kashfiyot bo'lganligi haqida g'alati bir kuzatuv aytdi. Ko'tarilgan neylon eritmasi shaffof bo'ldi. Jamoa to'satdan shaffoflik reaktsiyani ko'rsatishi kerak deb gumon qilishdi, shuning uchun ular eritma tayyorlash uchun trifloroasetik kislota va asetondan foydalanishdi va neylonni qayta ishlash uchun ishlatishga harakat qilishdi. Albatta, keyingi hafta tadqiqotchilar kerakli natijalarni qo'lga kiritishdi.
Anvar tasodifan aseton va TFA o'rtasidagi vodorod bog'lanishini kashf etdi, bu ilmiy jamoatchilikka ma'lum bo'lgan eng kuchli vodorod bog'lanishlaridan biridir. Shuning uchun, tadqiqotchilar Asadining aytganidek eritmani bug'lantirish uchun eritmani yuqori vakuumli substrat ustiga yoyganda:" Bu' piezoelektrik kristall fazasini yaratish."
Tadqiqotchi birinchi bo'lib kuchli piezoelektrik ta'sirga ega neylon plyonka ishlab chiqardi. Ammo bu tolalarni ishlab chiqarish muammosini to'liq hal qilmaydi, chunki ishlab chiqarish usuli hali ham yuqori vakuum bilan mos kelmaydi. Shuning uchun ular erituvchini ajratib olish tezligini boshqarishning boshqa usullarini o'rgandilar. Ular elektrospinning yordamida tolalarni ishlab chiqarishga e'tibor berishdi. Elektrospinning jarayonida elektr maydoni polimer eritmasini diametri eni o'nlab nanometrgacha bo'lgan tolalarga tortadi. Elyafning yuqori sirt nisbati yuqori hal qiluvchi ekstraktsiyasini hosil qiladi. stavka. So'ngra, asosiy narsa bu polimer eritmasining yopishqoqligi va elektrospinning holati bilan muvozanatlashdir, shunda boshqa omillar qimmatbaho δ&# 39 bosqichida tolalar hosil bo'lishiga to'sqinlik qilmaydi.
Tadqiqotchilar kengligi 200 nanometr bo'lgan tolalar" shirin nuqta" raqobatdosh omillar orasida. 8 Hz chastotali davriy mexanik zarba ostida hosil bo'lgan potentsialni o'lchash natijalari shuni ko'rsatadiki, 200 nanometr δ' fazali tola 6 V hosil qiladi, tor tolalar esa bu kengliklar tufayli 0,6 V dan kam hosil qiladi. Torlik bilan bog'liq omillar tolada hosil bo'lgan fazaning piezoelektrik reaktsiyaga ega bo'lishiga olib keladi.
Darhaqiqat, 1000nm atrofida bo'lgan keng tolaga tolalar juda qalin bo'lib, hal qiluvchi samarali va tezkor ravishda olinmaydi. Neylon faqat zaif piezoelektrik reaktsiyaga ega bo'lgan g kristalli fazani hosil qiladi. Qalinroq tolalarda p fazaning piezoelektrik reaktsiyasi yomon, bu ma'lum darajada tolaning kattaroq hajmi bilan qoplanadi, natijada 4V potentsial paydo bo'ladi. Biroq, 200nm δ' fazali tolalar hali ham sezgirroq javob berishning afzalliklariga ega.
