بهبود رفتار الکترومکانیکی یک پلیمر انعطاف‌پذیر
محققان بازده تولید الکتریسیته این ماده را تا ۶۰% بهبود دادند.
مواد پیزوالکتریک تنش مکانیکی را به الکتریسیته یا برعکس تبدیل می‌کنند و می‌توانند در حس‌گرها، محرک‌ها و بسیاری از کاربردهای دیگر مفید باشند. به گفته Qiming Zhang، استاد برجسته مهندسی برق، اما اجرای پیزوالکتریک در پلیمرها – موادی که از زنجیره های مولکولی تشکیل شده اند و معمولاً در پلاستیک‌ها، داروها و موارد دیگر استفاده می شوند – می‌تواند دشوار باشد.
Zhang و تیمی از محققان میان رشته‌ای به رهبری ایالت پنسیلوانیا، پلیمری با اثربخشی پیزوالکتریک قوی ساختند در حالی که منجر به ۶۰% تولید برق کارآمدتر نسبت به نسخه‌های قبلی شد. آن‌ها نتایج خود را ۲۵ March در Science منتشر کردند.
Zhang گفت: «در طول تاریخ، اتصال الکترومکانیکی پلیمرها بسیار کم بوده است. ما قصد داریم این امر را بهبود بخشیم زیرا نرمی نسبی پلیمرها آن‌ها را به گزینه‌های عالی برای محرک‌ها و حس‌گرهای نرم در زمینه‌های مختلف از جمله حسگر زیستی، رد‌یاب صوتی، عضلات مصنوعی و موارد دیگر تبدیل می‌کند.
برای تهیه این ماده، محققان عمداً ناخالصی‌‌های شیمیایی را به داخل پلیمر وارد کردند. این فرآیند که به عنوان دوپینگ شناخته می‌شود، به محققان اجازه می‌دهد که خواص یک ماده را برای ایجاد اثرات مطلوب تنظیم کنند – به شرط آن که آن‌ها آمار صحیح ناخالصی‌ها را جمع‌بندی کنند. افزودن بیش از حد کم از یک ماده ناخالص می‌تواند از اثر مطلوب ناشی از آغازگر جلوگیری کند، در حالی که افزودن بسیار بسیار می‌تواند ویژگی‌های ناخوشایندی را ایجاد کند که عمل‌کرد ماده را مختل می‌کند.
دوپینگ فاصله بین بارهای مثبت و منفی در اجزای ساختاری پلیمر را منحرف می‌کند. انحراف بارهای مخالف را از هم جدا می‌کند در حالی که به اجزا اجازه می‌دهد تا بار الکتریکی بیرونی را به طور مؤثرتری جمع کنند. به گفته Zhang، این تجمع انتقال الکتریسیته در پلیمر را افزایش می‌دهد، هنگامی که آن تغییر شکل می‌دهد.
برای تقویت اثر دوپینگ و اطمینان از هم‌سویی زنجیره‌های مولکولی، محققان پلیمر را تحت کشش قرار دادند. به گفته Zhang، این هم‌سویی، بیش‌تر از یک پاسخ الکترومکانیکی را ایجاد می‌کند نسبت به پلیمری با زنجیره‌هایی که به طور تصادفی هم‌سو شدند.
Zhang گفت: «بازده تولید الکتریسیته پلیمر بسیار افزایش یافته است. با این فرآیند، ما به بازدهی ۷۰% دست یافتیم — بهبودی چشم‌گیر نسبت به ۱۰% راندمان قبلی.
این عمل‌کرد الکترومکانیکی قوی، که بیش‌تر در مواد سرامیکی سفت رایج است، می‌تواند طیفی از کاربردها را برای پلیمر انعطاف‌پذیر فراهم کند. از آن جایی که پلیمر در برابر امواج صوتی مشابه آب و بافت‌های انسانی مقاومت نشان می‌دهد، می‌توان آن را برای استفاده در تصویربرداری پزشکی، هیدروفون‌های زیر آب یا حس‌گرهای فشار به کار برد. به گفته Zhang، پلیمرها نسبت به سرامیک‌ها مستعد سبک‌تر و قابل تنظیم‌تر نیز هستند، بنابراین این پلیمر می‌تواند فرصت‌هایی را برای بررسی بهبودها در تصویربرداری، روباتیک و موارد دیگر فراهم کند.
لینک خبر:
https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220324143755.htm
Relaxor ferroelectric polymer exhibits ultrahigh
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com
ساخت پوشش‌های پلاستیکی با رسانایی و شفافیت بالا
دانشمندان در دانشگاه میشیگان یک پوشش رسانا تولید کرده‌اند که ضد بازتاب است تا سلول‌های خورشیدی مادون قرمز نصب شده روی پنجره‌ها، صفحات LED نوری و صفحه‌های لمسی بزرگ را تقویت کند.
در پروژه‌ای که برای بهبود صفحه‌های لمسی بزرگ، صفحه‌های LED نوری و سلول‌های خورشیدی مادون قرمز نصب شده روی پنجره‌ها طراحی می‌شود؛ محققان در دانشگاه میشیگان در Ann Arbor، پلاستیک را رسانا ساخته و در عین حال شفافیت آن را نیز بیش‌تر کرده اند.
این تیم، به رهبری Jay Guo، استاد مهندسی برق و علوم کامپیوتر، دستورالعملی ارائه کرده است که به سایر دانشمندان کمک می‌کند تا با ایجاد یک سطح سه لایه ضد بازتابی، بهترین تعادل بین شفافیت و رسانایی را برقرار کنند. لایه فلزی رسانا بین دو ماده “دی الکتریک” قرار می‌گیرد که باعث می شود نور به راحتی از آن جا عبور کند. دی الکتریک‌ها بازتاب از دو لایه فلزی و پلاستیک بین آن‌ها را کاهش می‌دهند.
انتقال نور از طریق پلاستیک در مقایسه با شیشه به طور نسبی کم‌تر است. با این حال، افزایش شفافیت پلاستیک با پوشش‌های ضد انعکاسی امکان‌پذیر است. Guo و همکارش Dong Liu، استاد مدعو در دانشگاه میشیگان از دانشگاه علم و صنعت Nanjing، مشخص کردند که می‌توانند یک پوشش ضد انعکاسی ایجاد کنند که رسانا نیز باشد.
دی‌الکتریک‌هایی که برای این مطالعه انتخاب کرده‌اند اکسید روی و اکسید آلومینیوم هستند. در طرف نزدیک‌تر به منبع نور، در مقایسه با سطح پلاستیک، نور کم‌تری توسط اکسید آلومینیوم به منبع باز می‌گردد. آن چه در زیر قرار می‌گیرد یک لایه فلزی است که از نقره و مقدار کمی مس در آن ساخته شده است با ضخامت فقط ۶/۵ نانومتر. این لایه همچنین دارای اکسید روی است که به هدایت نور به سطح پلاستیک کمک می‌کند.
همچنان بخشی از نور در جایی که پلاستیک با هوا در طرف مقابل تماس پیدا می‌کند، بازتاب می‌شود. اما، انتقال همه جانبه نور در مقایسه با پلاستیک تنها بهتر است. میزان انتقال نور ۸۸/۴% است، بالاتر از ۸۸/۱% نسبت به پلاستیک تنها.
به گفته Guo و Liu، موفقیت پروژه به انتخاب دی‌الکتریک مناسب و سپس تعیین ضخامت مناسب برای هرکدام جهت سد کردن بازتاب از فلز نازک بستگی دارد. آن‌ها بیان کردند به طور کلی، مواد بین پلاستیک و فلز باید ضریب شکست بالاتری داشته باشند، در حالی که نزدیک‌ترین ماده به صفحه نمایش یا منبع نور باید ضریب شکست کم‌تری داشته باشند.
با توجه به نتایج نظری، محققان انتظار دارند که دانشمندان دیگر بتوانند هادی‌های بسیار شفاف و انعطاف‌پذیر به سبک ساندویچی مشابه را طراحی کنند که اجازه می‌دهند نور بیش‌تری در مقایسه با پلاستیک تنها عبور کند.
Guo و Liu، به پیشرفت فناوری ادامه می‌دهند در حالی که در پروژه‌ای همکاری می‌کنند که از هادی‌های شفاف در سلول‌های خورشیدی برای نصب بر روی پنجره‌ها استفاده می‌کند. این مواد می‌توانند نور مادون قرمز را جذب کرده و آن را به الکتریسیته تبدیل کنند؛ در حالی که طیف مرئی را برای روشنایی اتاق رها می‌کنند. آن‌ها همچنین نمایش‌گرهای تعاملی پنل بزرگ و شیشه جلو اتومبیل را پیشنهاد می‌دهند که می‌تواند یخ را آن گونه که شیشه‌های عقب می‌توانند، ذوب کنند.
Liu می‌گوید: “ما به مردم می‌گوییم که یک رسانای دی الکتریک-فلز-دی الکتریک برای هدایت الکتریکی مورد نظر چقدر می‌تواند شفاف باشد.” ما همچنین به آن‌ها می‌گوییم چگونه گام به گام به این انتقال بالا دست یابند.”
منع خبر
www.canplastics.com/features/researchers-make-plastic-coatings-with-high-transparency-and-conductivity/
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com