Attempt to Apply Surface-Conductive PAN as a Precursor for aPAN Ionic Electroactive Polymer Gel Fabrication

• Autorzy: Żyłka P. , Koprowska J.

Identyfikatory

DOI

10.5604/12303666.1215523

Warianty tytułu

PL

Próba wykorzystania powierzchniowo przewodzącego PAN jako prekursora do wytwarzania jonowego elektroaktywnego żelu polimerowego aPAN

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Chemically activated polyacrylonitrile (aPAN) displays ionic electro-mechanically active polymer properties. Thin, gel-like fibre is a technically feasible form of aPAN, as it quickly shrinks or swells in response to a variation in electrolyte pH, soaking it in. A prerequisite for direct electrical stimulation of aPAN fibres through electrolysis–produced variations in pH is their electrical conductivity, commonly achieved by complex surface modification of already-formulated aPAN. The paper presents an alternative approach involving the exploitation of electro-conducting surface-modified PAN fibres as a precursor for fabrication of aPAN. The electrical conductivity of precursor PAN fibres was achieved by the chemical formation of a copper sulfide complex covering.

PL

Chemicznie aktywowany poliakrylonitryl (aPAN) wykazuje właściwości elektro-mechanicznie aktywnego polimeru jonowego. Cienkie, żelowe włókna są technicznie pożądaną formą aPAN, gdyż szybko kurczą się lub pęcznieją w odpowiedzi na zmianę pH elektrolitu, w którym są zanurzone. Warunkiem do prowadzenia bezpośredniej stymulacji elektrycznej włókien aPAN poprzez elektrochemicznie wywołane zmiany pH jest uzyskanie ich elektroprzewodnictwa, w klasycznym podejściu osiągane przez złożoną modyfikację powierzchni już po wytworzeniu aPAN. Artykuł przedstawia alternatywne podejście oparte na wykorzystaniu elektro-przewodzących, zmodyfikowanych powierzchniowo włókien PAN (poliakrylonitrylu) jako prekursora do wytwarzania aPAN. Przewodność elektryczną włókien prekursora osiągnięto chemiczne poprzez wytworzenie na ich powierzchni silnie związanych kompleksowo siarczków miedzi.

Słowa kluczowe

EN

electroactive polymer; artificial muscle; activated polyacrylonitrile; electrical conductivity; sulfide; polymer gel

PL

aktywny polimer jonowy; aktywowany poliakrylonitryl; przewodnictwo elektryczne; siarczek; żel polimerowy

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 24, no. 5 (119)
• Strony: 29--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Żyłka P.

• Institute of Electrical Engineering Fundamentals, Wrocław University of Technology, Wrocław, Poland

autor

Koprowska J.

• Scientific Department of Textile Chemistry and Products Modification, Textile Research Institute, Łódź, Poland

Bibliografia

• 1. Bar–Cohen Y, Ed., Electroactive Polymer (EAP) Actuators as Artificial Muscles – Reality, Potential and Challenges, 2nd ed., SPIE Press, 2004.
• 2. Calvert P. In Biomedical Applications of Electroactive Polymers, 1st ed., Capri F, Smela E, Eds., John Wiley & Sons, 2009, pp. 7-42.
• 3. Umemoto S, Matsumura T, and Sakai T. Elongation/contraction properties for poly(acrylonitrile) gel fibers stimulated by pH. Polym. Gels. Netw. 1993, 1 (2): 115–126.
• 4. Schreyer HB, Gebhart N, Kim KJ, and Shahinpoor M. Electrical activation of artificial muscles containing polyacrylonitrile gel fibers. Biomacromolecules 2000, 1: 642–647.
• 5. Hou H et al. Electrospun Polyacrylonitrile Nanofibers Containing a High Concentration of Well-Aligned Multiwall Carbon Nanotubes, Chem Mater 2005, 17: 967-973.
• 6. Gonzalez M, Walter W. An investigation of electrochemomechanical actuation of conductive Polyacrylonitrile (PAN) nanofiber composites, Proc SPIE 2014, 9056.
• 7. Liu X et al. Tough Nanocomposite Ionogel-based Actuator Exhibits Robust Performance, Nature Scientific Reports 2014 4: 6673.
• 8. Okoniewski M, Koprowska J, Sojka- Ledakowicz J, Rakowski W, Zyzka D. Sposób nadawania trwałych własności antyelektrostatycznych wyrobom włókienniczym z włóknotwórczych polimerów syntetycznych, patent PL 110244, Polska, 1977.
• 9. Michalak M, Krucinska I, Surma B. Textronic Textile Product. Fibres Text East Eur 2006, 14 (5): 54-59.
• 10. Aniolczyk H, Koprowska J, Mamrot P, Lichawska J. Application of Electrically Conductive Textiles as Electromagnetic Shields in PhysiotherapyFibres. Text East Eur 2004, 12: 47-50.
• 11. PubChem Compound database of National Center for Biotechnology Information, http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov, hyperlink valid on 5.09.2015.
• 12. Dunn JG, Muzenda C. Thermal oxidation of covellite (CuS). Thermochim Acta 2001, 369: 117-123.
• 13. Simonescu CM, Teodorescu VS, Carp O, Patron L, Capatina C. Thermal behavior of CuS (covellite) obtained from copper–thiosulfate system. J Therm Anal Calorim 2007, 88 (1): 71-76.
• 14. Quintana-Ramirez PV, Arenas-Arrocena MC, Santos-Cruz J, Vega-González M, Martínez-Alvarez O, Castaño-Meneses VM, Acosta-Torres LS, de la Fuente- Hernández J. Growth evolution and phase transition from chalcocite to digenite in nanocrystalline copper sulfide: Morphological, optical and electrical properties. Beilstein J Nanotechnol 2014, 5: 1542–1552.
• 15. Hiroshi Nozaki, Kenji Shibata, Naoki Ohhash, Metallic hole conduction in CuS, J. Solid State Chem 1991, 91(2): 306–311.
• 16. Warner TE, Synthesis, Properties and Mineralogy of Important Inorganic Materials, John Wiley & Sons, 2012.
• 17. Kyoung ChK, Kim KJ, Kim D, Manford Ch, Heo S, Shahinpoor M. Performance Characteristics of Electro–chemically Driven Polyacrylonitrile Fiber Bundle Actuators. J Intel Mat Syst Str 2006, 17: 563-576.
• 18. Okoniewski M et al. Conductive fibers, patent 5593618 A, USA, 1997.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.