Wpływ struktury na właściwości piezoelektryczne elektretów polipropylen-montmorylonit

• Autorzy: Królikowski Bogusław , Kaczmarek Halina , Klimiec Ewa , Chylińska Marta , Bajer Dagmara

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2019.7.4

Warianty tytułu

EN

Influence of structure on piezoelectric properties of polypropylene-montmorillonite electrets

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeanalizowano zależność właściwości piezoelektrycznych kompozytów izotaktycznego polipropylenu (i-PP) z modyfikowanym montmorylonitem (MMT) od struktury i właściwości mechanicznych wytworzonej folii oraz od zawartości napełniacza. Wprowadzenie napełniacza mineralnego w postaci MMT do i-PP pozwoliło na wytworzenie metodą wytłaczania folii o strukturze komórkowej, co zostało potwierdzone badaniami za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Jednoosiowa orientacja folii wpłynęła na wzrost stopnia jej krystaliczności. Po spolaryzowaniu w polu elektrycznym o dużym natężeniu (ok. 100 V/µm) folie wykazywały właściwości piezoelektryczne. Trwałość otrzymanych elektretów oceniano na podstawie napięcia piezoelektrycznego mierzonego w czasie przechowywania folii w temperaturze pokojowej. Stwierdzono, że struktura komórkowa folii oraz wzrost stopnia krystaliczności wpływa na zwiększenie wartości stałej piezoelektrycznej ładunkowej d33 w porównaniu z wartością d33 czystego i-PP. Uzyskane wartości stałej d33 w obszarze większych i mniejszych naprężeń badanych próbek są prawie dwukrotnie większe niż w wypadku litej folii PVDF [poli(fluorek winylidenu)] oraz folii i-PPnieorientowanej. Stosunkowo mało skomplikowana technologia wytwarzania folii kompozytowych stwarza możliwość ich wykorzystania do budowy czujników nacisku szerokiego zastosowania.

EN

The effect of the structure, mechanical properties and filler content of isotactic polypropylene (i-PP)/modified montmorillonite (MMT) composite films on their piezoelectric properties was investigated. The introduction of MMT mineral filler into the i-PP allowed to produce the films with cellular structure, confirmed by scanning electron microscopy (SEM), using extrusion method. The uniaxial orientation of the film increased its degree of crystallinity. After polarization in an electric field of intensity ca. 100 V/μm the films showed piezoelectric properties. The stability of obtained electrets was evaluated based on piezoelectric voltage measured during the storage of films at room temperature. The cellular structure and increase in crystallinity degree of the films influenced the increase in piezoelectric charge coefficient d33 compared to neat i-PP. The d33 values obtained under higher and lower stresses of tested specimens are almost twice higher than those determined for solid (compact) poly(vinylidene fluoride) (PVDF) film and non-oriented i-PP film. This opens up the possibility of application of the obtained composite films for pressure sensors with wide applicability due to the relatively not complicated manufacturing method.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty polimerowe; polipropylen izotaktyczny; modyfikowany montmorylonit; napięcie piezoelektryczne; gęstość ładunku; stała piezoelektryczna ładunkowa

EN

polymer composites; isotactic polypropylene; modified montmorillonite; piezoelectric voltage; charge density; piezoelectric charge constant

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 64, Nr 7-8
• Strony: 493--498
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Królikowski Bogusław

• Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników, ul. M. Skłodowskiej-Curie 55, 87-100 Toruń

autor

Kaczmarek Halina

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Wydział Chemii, ul. Gagarina 7, 87-100 Toruń

autor

Klimiec Ewa

• Instytut Technologii Elektronowej, Oddział w Krakowie, ul. Zabłocie 39, 30-701 Kraków

autor

Chylińska Marta

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Wydział Chemii, ul. Gagarina 7, 87-100 Toruń

autor

Bajer Dagmara

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Wydział Chemii, ul. Gagarina 7, 87-100 Toruń

Bibliografia

• [1] Hilczer H., Małecki J.: „Elektrety i piezopolimery”, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1992.
• [2] Baur C., Apo D.J., Maurya D. i in.: ACS Symposium Series, Chapter 1 2014, 1161, 1. http://dx.doi.org/10.1021/bk-2014-1161.ch001
• [3] Mellinger A., Gonzalez F.C., Gerhard-Multhaupt R.: Applied Physics Letters 2003, 82, 254. http://dx.doi.org/10.1063/1.1537051
• [4] Niemczyk A., Dziubek K., Czaja K.: Polimery 2016, 61, 610. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2016.610
• [5] Kaczmarek H., Królikowski B., Klimiec E., Bajer D.: Polimery 2017, 62, 539. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2017.539
• [6] Kaczmarek H., Kowalonek J., Królikowski B., Klimiec E.: Materiały konferencyjne 9. Międzynarodowej Konferencji: “Modification, Degradation and Stabilization of Polymers MoDeSt 2016”, Kraków, 4–8 września 2016, str. 40.
• [7] Chylińska M., Kaczmarek H., Klimiec E. i in.: Materiały konferencyjne XXIII Konferencji Naukowej: „Modyfikacja Polimerów”, 11–13 września 2017, Świeradów-Zdrój, str. 193.
• [8] Klimiec E., Królikowski B., Machnik M. i in.: Journal of Electronic Materials 2015, 44, 2283. http://dx.doi.org/10.1007/s11664-015-3719-3
• [9] Kaczmarek H., Królikowski B., Klimiec E., Kowalonek J.: Journal of Materials, Science – Materials in Electronics 2017, 28, 6435. http://dx.doi.org/10.1007/s10854-016-6329-9
• [10] Guzman E., Cugnoni J., Gmür T. i in.: Smart Materials Structures 2013, 22, 065020. http://dx.doi.org/10.1088/0964-1726/22/6/065020
• [11] Pat. PL 219 473 (2015).
• [12] Zgłosz. pat. PL 403 327 (2013).
• [13] Zgłosz. pat. PL 422 119 (2017).
• [14] Zgłosz. pat. PL 424 818 (2018).
• [15] Pawlak A., Gałęski A., Różański A.: Progress in Polymer Science 2014, 39, 921. http://dx.doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2013.10.007
• [16] Rozanski A., Gałęski A.: Macromolecules 2011, 44, 7273. http://dx.doi.org/10.1021/ma201090z
• [17] Pawlak A.: Journal of Applied Polymer Science 2012, 125, 4177. http://dx.doi.org/10.1002/app.36565
• [18] Pawlak A.: Polimery 2014, 59, 533. http://dx.doi.org/10.14314/polimery2014.533

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).