جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "energy harvesting" در نشریات گروه "مهندسی شیمی، نفت و پلیمر"
تکرار جستجوی کلیدواژه «energy harvesting» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) به عنوان یک ماده پیزوالکتریک، به دلیل خواص مکانیکی مطلوبی مانند انعطاف پذیری بالا، وزن کم، و پایداری در میدان الکتریکی، کاربرد بسیار دارد. ترکیب PVDF با پلی اورتان ترموپلاستیک (PU)، یک آلیاژ پلیمری با خواص الاستیسیته بالا ایجاد می نماید که امکان اعمال نیروی کششی به آلیاژ پلیمری و برگشت پذیری آن بعد از حذف نیرو را میسر می سازد. هدف از این تحقیق امکان تولید جریان الکتریکی از آلیاژ پلیمری PVDF/PU در روشی نوین، از یک پیزوالکتریک، بدون اعمال فشار مستقیم و یا ضربه و فقط با اعمال نیروی کششی تکرارشونده بود. نتایج نشان داد آلیاژ پلیمری می تواند تحت نیروی کششی تکرار شونده، ایجاد جریان الکتریکی و ولتاژ 3 تا 8 میلی ولت نماید. PVDF موجود در آلیاژپلیمری، تحت تاثیر نیروی فشاری ناشی از کشش، جریان الکتریکی و ولتاژ الکتریکی تولید نمود. نیروی کششی اعمال شده با تغییر ابعاد لایه، سبب ایجاد نیروی فشاری بر بدنه لایه شده و در اثر این نیروی فشاری، رفتار پیزوالکتریک آلیاژ پلیمری نمایان شد. برای بهبود تولید جریان الکتریکی، نانو الیاف لایه های پلیمری، هم راستا شدند. جریان الکتریکی حاصل از لایه ها، قبل و بعد ازهم راستا سازی اندازه گیری و مقایسه گردید. با 10 برابر شدن سرعت برداشت نانو الیاف آلیاژ پلیمری هم راستا شدند. نتایج این مطالعه نشان می دهد که جریان الکتریکی تولیدی از نانو الیاف هم راستا تحت نیروی کششی تکرارشونده 27درصد نسبت به نمونه اولیه افزایش یافت.
کلید واژگان: خاصیت پیزوالکتریک, الکتروریسی, آلیاژ پلیمری کشسان PVDF-PU, تولید جریان الکتریکی, بارهای کششی چرخه ایPolyvinylidenefluoride (PVDF) as a piezoelectric material, is widely used due to its desirable mechanicalproperties. The combination of PVDF with polyurethane (PU) creates a polymer alloy with high elasticproperties that allows the tensile force to be applied to the polymer alloy and its reversibility afterforce removal. This study aimed to generate the electric current from PVDF/PU polymer alloy withoutdirect pressure or impact, with the new method under cyclic tensile loading. The results showed that thepolymer alloy layer, under cyclic tensile loading, generates an electric current and the electric voltagebetween 3 mV to 8 mV. The applied tensile force created a compressive force on the body of the layer.PVDF created an electric current due to this compressive force. The fibers were aligned in the polymerlayers to improve energy harvesting. The electric current from the layers was measured and comparedbefore and after the fiber alignment. Fiber alignment was performed by increasing the rotation speed ofthe collecting drum. The results showed that increasing the speed of the collecting roller by 10 times,lead to an increase in the electric current generation by 27%.
Keywords: piezoelectric property, Electrospinning, PVDF, PU elastic polymer alloy, Energy harvesting, tensile cyclic loading -
دستگاه های پزشکی از جمله ضربان سازها که در بدن قرار داده می شوند، می توانند برای درمان، تشخیص و جلوگیری از بسیاری از بیماری ها استفاده شوند. باتری های لیتیمی به طور گسترده برای تامین انرژی این دستگاه ها استفاده می شوند، اما به دلیل ظرفیت و عمر محدود آن ها، بیماران ناچار از انجام فرایند دردناک و پرریسک نانومولد جراحی برای جایگزینی این باتری ها هستند. اخیرا به عنوان مبدل انرژی نوظهور که می تواند انرژی های بسیار کوچک زیست مکانیکی مانند ضربان قلب را به انرژی الکتریکی تبدیل کند، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. هدف از انجام این پروژه، ساخت زیست حسگر پیزوالکتریک با قابلیت ذخیره ولتاژ الکتریکی و عملکرد و زیست سازگاری مناسب برای قرارگیری به عنوان باتری ضربان سازهاست. در پژوهش های پیشین از ،)PA 11(11)-پلی آمید PVDF پلیمر پلی وینیلیدن فلویورید ( با ضریب پیزوالکتریک زیاد بدین منظور استفاده شده است. در کار حاضر، برای افزایش خواص پیزوالکتریک این حسگر، از و تولید ساختار هیبریدی PA 11 با PVDF الکتروریسی هم زمان برای دست یابی به شکل شناسی و خواص کششی مناسب هم زمان با بهبود خواص پیزوالکتریک استفاده شده است. نتایج آزمون پیزوالکتریک افزایش قابل قبول میزان حساسیت نانوالیاف از PA 11 حجمی 25% را در اثر افزودن 75 mW/N تا 62 mW/N و PVDF نشان داد که نمایانگر وجود خاصیت هم افزایی PVDF/PA 11 در ترکیب ساختار تهیه شده است. نمونه 11 پلی آمید ) بیشترین خواص کششی را دارا بود و بنابراین می تواند 75%:25%(به عنوان نمونه بهینه پیشنهاد شود.
کلید واژگان: حسگر پیزوالکتریک, الیاف الکتروریسی شده, پلی وینیلیدن فلوئورید, پلی آمید11Implantable medical devices such as pacemakers are designed to treat, diagnose, and prevent different diseases. Lithium batteries are commonly applied to power these devices, but because of their limited capacity and lifetime, patients have to suffer a painful and risky surgical procedure to replace them. Recently, nanogenerators have been emerged and are widely noticed as they can convert very small biomechanical energies such as heartbeats into electrical energy. The purpose of this project is to manufacture a piezoelectric sensor as an energy harvester with proper performance and biocompatibility with improved electrical output. In this research, a hybrid structure of PVDF coupling with polyamide 11 (PA11) was fabricated using conjugate electrospinning to enhance the piezoelectric properties of the intended piezoelectric sensor. The piezoelectric test results showed an acceptable increase of the piezoelectric coefficient of nanofibers from 62.87 mV/N to 75.75 mV/N by adding 25% volumetric PA 11, indicating the synergistic properties of these two compounds. The specimen (75% PVDF/25% PA 11) also has the highest mechanical properties and can therefore be suggested as an optimum sample.
Keywords: piezoelectric sensor, energy harvesting, electrospun fiber, poly(vinylidene fluoride), polyamide 11 -
امروزه تامین انرژی الکتریکی از انرژی های تجدیدپذیر مانند انرژی مکانیکی، گرمایی و خورشیدی گسترش یافته است. مواد پیزوالکتریک از مناسب ترین گزینه ها برای تامین انرژی الکتریکی از انرژی مکانیکی موجود در طبیعت مانند نیروی مکانیکی، ارتعاش و حرکات بدن انسان است. کاربرد برداشت کننده های پیزوالکتریک به منظور تامین انرژی الکتریکی در قطعات الکترونیکی خودشارژشونده یا حسگرهای بی سیم با توان کم برای حذف باطری یا کابل است. در واقع، خاصیت پیزوالکتریک خاصیتی از موادی ویژه است که قابلیت تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی و برعکس را فراهم می کند. خاصیت پیزوالکتریک ابتدا در سرامیک ها کشف شد. اما به دلیل نیاز به مواد پیزوالکتریک با سطح بزرگ و انعطاف پذیری زیاد در بسیاری از کاربردها و نیز قیمت نسبتا ارزان و فناوری تولید ساده پلیمرها در مقایسه با سرامیک ها، پلیمرها به طور گسترده به کار گرفته شدند. پلی (وینیلیدن فلوئورید) (PVDF)، پلیمری نیمه بلوری با خواص فروالکتریک و پیزوالکتریک است و پنج شکل بلوری دارد. فاز β، قطبی است و به دلیل بیشترین ممان دوقطبی و قطبش دائمی خاصیت پیرو و پیزوالکتریک نشان می دهد. در این مقاله، ابتدا PVDF معرفی و سپس روش های مختلف برای تعیین و اندازه گیری فازهای مختلف آن مرور شده است. در نهایت، روش های مختلف از جمله کشش مکانیکی، فشار زیاد، سردکردن مذاب، استفاده از حلال های قطبی، قطبش زیر کشش و میدان الکتریکی قوی، آمیخته سازی با پلیمرها و الکتروریسی و اثر افزودن انواع مواد افزودنی مانند نانولوله کربن، خاک رس، فلزات و نمک های فلزی و سرامیک ها بر افزایش فاز قطبی β بحث و بررسی شده است.کلید واژگان: پلی (وینیلیدن فلوئورید), پیزوالکتریک, فاز β, برداشتگر انرژیRecently, the supply of electrical energy from sustainable and renewable energies such as mechanical, thermal and solar energy has been expanded. Piezoelectric materials are one of the best alternatives for supplying electrical energy from the mechanical energy available in nature such as mechanical force, vibration and human body movements. The applications for piezoelectric energy harvester include low power electronics or wireless sensing at relatively lower power levels (nW to mW) with an aim to reduce a reliance on batteries or electrical power through cables and realize fully autonomous and self-powered systems. In fact, the piezoelectric property is the property of a special material that enables the conversion of mechanical energy into electrical energy and vice versa. Piezoelectric property was discovered in ceramics for the first time. However, because of the need to piezoelectric materials with large surfaces and high flexibility in many applications, and the relatively low price and simple manufacturing technology of polymers in comparison with ceramics, polymers are used extensively. Poly(vinylidene fluoride) (PVDF) is a semicrystalline polymer with ferroelectric and piezoelectric properties. It has five distinctive configurations. β-phase is a polar phase showing significant piezoelectricity and pyroelectricity due to the highest dipolar moment and spontaneous polarization. In this review, PVDF polymer is introduced and then the different strategies for identification and quantification of PVDF phases are summarized. Finally, various methods including stretching, high pressure, ultra-fast cooling, melt quenching, using polar solvents, poling, copolymerization, polymer blending, electrospinning and filler addition such as carbon nanotube, clay, metals and metal salts, ceramics and etc., have been discussed for β-phase enhancement.Keywords: poly(vinylidene fluoride), piezoelectric, pyroelectric, β phase, energy harvesting
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.