بررسی تاثیر نانو اکسید قلع بر خواص الکتریکی کامپوزیت پیزوالکتریک نایوبات پتاسیم سدیم اصلاح شده/پلی وینیلیدین فلوراید-هگزا فلوروپروپیلن

در سال های اخیر مواد پیزوالکتریک به دلیل کاربرد های وسیعی که در مبدل ها، محرک ها وحسگر ها دارند، به شدت مورد توجه قرار گرفته اند. در این میان، مواد پیزوالکتریک بر پایه سرب به دلیل خواص الکتریکی عالی، به موفق ترین مواد پیزوالکتریک در کاربرد های عملی تبدیل شده اند، اما به علت سمیت سرب و مضرات آن برای سلامتی انسان و محیط زیست استفاده از آن ها با محدودیت هایی همراه است. از میان ترکیبات پیزوالکتریک عاری از سرب، ترکیب نایوبات پتاسیم- سدیم (knn) خواص دی الکتریک، فروالکتریک و پیزوالکتریک امیدوار کننده ای را از خود نشان داده است. ترکیب سرامیکی knn-zno با چگالی بالا (ρth=%95)، ریز ساختاری مطلوب، خواص دی الکتریک و پیزوالکتریک مناسب (k=875.12, d33=125pc/n, d=0.01) به عنوان فاز سرامیکی برای کامپوزیت سازی انتخاب شد. از طرفی پلیمر پلی وینیلیدین فلوراید- هگزافلوئورو پروپیلن  (pvdf-hfp)با خواص پیزوالکتریک و مکانیکی مطلوب، به عنوان فاز پلیمری انتخاب شد. به منظور دستیابی به خواص ویژه ای از ترکیب، ساخت کامپوزیت های سرامیک- پلیمر انجام شد و رفتار الکتریکی این کامپوزیت ها مورد ارزیابی قرار گرفت. در این پژوهش از فرآیند تف جوشی سرد برای ساخت کامپوزیت های knn-zno/pvdf-hfp استفاده شد و اثر افزودن مقادیر مختلف sno2 بر خواص نهایی کامپوزیت ها بررسی شد. طبق نتایج به دست آمده، افزودن مقادیر کم sno2 به کامپوزیت حاوی 80 درصد وزنی knn-zno باعث افزایش چگالی و ثابت دی الکتریک کامپوزیت شده اما تغییرات خاصی در خواص پیزوالکتریک کامپوزیت ایجاد نشد. از میان نمونه های کامپوزیتی نمونه دارای 1% وزنی نانو اکسید قلع دارای بالاترین مقادیرضریب ولتاژ و فاکتور شایستگی بود. 

investigating the effect of nano sno2 on the electrical properties of knn/pvdf-hfp piezoelectric composite

in recent years, piezoelectric materials have received great attention due to their wide applications in transducers, actuators, and sensors. in the meantime, lead-based piezoelectric materials have become the most successful piezoelectric materials in practical applications due to their excellent electrical properties, but due to the toxicity of lead and its harms to human health and the environment, their use has been limited. among lead-free piezoelectric compounds, potassium-sodium niobate compound (knn) has shown promising dielectric, ferroelectric and piezoelectric properties. knn-zno ceramic compound with high density (ρth=95%), favorable microstructure, suitable dielectric and piezoelectric properties (k=875.12, d33=125pc/n, d=0.01) was chosen as the ceramic phase for composite fabrication. on the other hand, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (pvdf-hfp) polymer with favorable piezoelectric and mechanical properties was selected as the polymer phase. to achieve special properties of the composition, ceramic-polymer composites were made, and the electrical behavior of these composites was evaluated. in this research, the cold sintering process was used to make knn-zno/pvdf-hfp composites and the effect of adding different amounts of nano sno2 on the final properties of the composites was investigated. according to the results, adding small amounts of sno2 to the composite containing 80% by weight of knn-zno increased the density and dielectric constant of the composite, but there were no specific changes in the piezoelectric properties of the composite. among the composite samples, the sample with 1wt% of nano tin oxide had the highest values ​​of voltage coefficient and figure of merit