Piezoelektrik polibenzoksazol fiberlerin üretimi, karakterizasyonu ve elektrik devresinde uygulanması

Abstract

Bu çalışmada nanofiber piezoelektrik malzeme üretimi gerçekleştirilmiştir. Çalışmada PBO, PVDF ve Grafen maddeleri kullanılarak hidroksamoil klorür uçlu polibenzoksazol solusyonu sol-jel metodu ile hazırlanmıştır. Üretilen solüsyondan elektro eğirme yöntemiyle nanofiber malzeme elde edilmiştir. Piezoelektrik malzemenin karakterizasyonu XRD ve FTIR ile incelenmiştir. SEM analizi ile fiberlerin ortalama çapları hesaplanmıştır. TGA ve DSC analizlerinde fiberlere 4 farklı PBO (poly-p-phenylene benzobisoxazole) eklenmiştir. Bunlar, P-D (Poli[2,2'-(p,p'-difenilen-5,5'-bis(benzoksazol)]), P-E (Poli[2,2'-(p,p'-difenileter)-5,5'-bis(benzoksazol)]), P-S (Poli[2,2'-(p,p'-difenildisülfid) 5,5'bis(benzoksazol)]), P-T (Poli[2,2'-(p-fenilen)-5,5'-bis (benzoksazol)])'dir. PBO eklemesi ile termal dayanımın 20°C kadar arttığı görülmüştür. Yapılan AFM analizi ile nanofiberlerin yüzey morfolojisi incelenmiştir. Elde edilen fiberlere presleme ve elektriksel kutuplama işlemleri uygulanmadan elektrik üretimi sağlanmıştır. Osiloskop ile yapılan ölçümlere göre maksimum elektriksel üretkenlik 0.02 mm kalınlıktaki piezoelektrik malzeme için 60 V ve 0.06 mm kalınlıktaki piezoelektrik malzeme içinse 9.68 V olarak ölçülmüştür. Bir elektrik devresi tasarlanarak, üretilen elektrik ile LED yakma uygulaması yapılmıştır.

Nanofibrous piezoelectric materials were produced in this study. The solution of polybenzoxazole (PBO) with hydroxamoyl chloride was prepared with sol-gel method by using PBO, PVDF, and Graphene. The nanofibrous material was obtained from the produced solution by electro-spin method. The characterization of piezoelectric material was examined on XRD and FTIR. The mean radius of fibers was calculated on SEM analysis. During TGA and DSC analysis, showed that four different PBO (poly-p-phenylene benzobisoxazole) types were added on fibers. These are P-D (Poly[2,2'-(p,p'-diphenylene-5,5'-bis(benzoxazole)]), P-E (Poly[2,2'-(p,p'-diphenylether)-5,5'-bis(benzoxazole)]), P-S (Poly[2,2'-(p,p'-diphenyldisulfide)-5,5'-bis(benzoxazole)]), P-T (Poly[2,2'-(p-phenylene)-5,5'-bis(benzoxazole)]). The addition of PBO increased the thermal resistance by 20oC. The surface morphology was examined on AFM analysis. The electricity production was obtained without pressing and electrical polarization processes on fibers. According to the oscilloscope measurements, electric production was measured as 60 V and 9.68 V on piezoelectric materials, which have 0.02 mm and 0.06 mm thickness, respectively. An electric circuit was designed to light the LED by using the produced electricity.