N N507 463433

MNiSW > Projekty badawcze - konkurs 33 > N N507 463433
Charakterystyka właściwości piezoelektrycznych elektroaktywnych polimerów EAP w aspekcie projektowania systemów inteligentnych
nr kontraktu: N N507 463433

Opracowanie metodyki badań elektroaktywnych polimerów (EAP), utworzenie powszechnie dostępnej bazy danych i wskazanie piezoelektrycznych folii najbardziej perspektywicznych z punktu widzenia zastosowań.

Data rozpoczęcia >> 11.09.2007
Data zakończenia >> 10.09.2010
Czas trwania >> 36 miesięcy
Koszt całkowity >> 0,29 mln zł
Państwa uczestniczące >> POLSKA

Podsumowanie projektu
Celem naukowym projektu było opracowanie metodyki badań elektroaktywnych polimerów (EAP), utworzenie powszechnie dostępnej bazy danych i wskazanie piezoelektrycznych folii najbardziej perspektywicznych z punktu widzenia zastosowań. W ramach prac badawczych wytworzono elektrety, poprzez polaryzację w dużym polu elektrycznym o napięciu 15 kV, z powszechnie znanych folii z polietylenu PE, polipropylenu PP i politetraftalanu etylenu PET. Wytworzono też elektrety z folii otrzymanych w ramach współpracy z Instytutem Przemysłu Skórzanego i Instytutem Materiałów Polimerowych i Barwników. Jest to kopolimer polietylen - polipropylen PE-PP oraz folia PVDF wytworzona na bazie granulatu Arkema Kynar 4000 HD. Uzyskano informacje na temat piezoelektrycznych właściwości folii, będących w sprzedaży, takich firm jak "Measurement Specialties, Inc." i "Piezotech S.A.S.". Są to dwie firmy, które oferują gotowe folie polimerowe z PVDF o właściwościach piezoelektrycznych. Opracowano metody badawcze pomiarów napięcia i ładunku dla piezoelektrycznych cienkich folii EAP umożliwiające wyznaczenie współczynnika napięcia g₃₃ i ładunku d₃₃ na ściskanie, współczynnika napięcia g₃₁ i g₃₂ oraz ładunku d₃₁ i d₃₂ na rozciąganie oraz współczynnika sprzężenia elektromechanicznego k. Opracowano stanowiska pomiarowe dla potrzeb badania folii EAP, w tym oryginalne rozwiązania siłowników do stanowisk pomiarowych na ściskanie i na rozciąganie próbek folii, stanowisko do pomiaru sprzężenia elektromechanicznego, urządzenie i stanowisko pomiarowe do badania ładunku powierzchniowego. Najwyższe wartości g₃₃ i d₃₃ uzyskano dla elektretu polietylen-polipropylen PE-PP spolaryzowanego i przebadanego w ramach współpracy z Instytutem Przemysłu Skórzanego, co potwierdziły dwie niezależne od siebie metody badań. Wartości te są lepsze niż uzyskane dla folii PVDF bez elektrod, firmy Measurement Specialties Inc. Druga w kolejności folia o korzystnych parametrach to folia z polipropylenu PP firmy "Hitachi". Piezoelektryczne folie PE-PP i "Hitachi" dobrze nadają się na czujniki nacisku w kierunku 33, a także na generatory mikromocy w kierunku 33, co potwierdziły prowadzone przez nas badania dynamiczne w procesie chodzenia na stanowisku do badania napięcia i ładunku piezoelektrycznego uzyskiwanego z przetworzenia energii mechanicznej z ruchu człowieka w energię elektryczną. Generatorem była wkładka do obuwia na bazie badanych folii. Urządzenie to jest przedmiotem zgłoszenia patentowego. Dobre właściwości piezoelektryczne uzyskano też dla folii z PET. Jest to folia bardzo odporna mechanicznie. Wszystkie folie z firmy "Measurement" i "Piezotech" mogą pracować jako czujniki w kierunku 31, czyli na rozciąganie. W badaniach folii na rozciąganie najlepsze wartości dla stałych piezoelektrycznych g₃₁ i d₃₁ uzyskano dla elektretów z PVDF firmy Measurement Specialties Inc. o grubości 110μm i 52μm. Opracowano bazę danych dla piezoelektrycznych folii dostępnych na rynku i wytworzonych w ramach projektu. Baza ta jest dostępna w Instytucie Technologii Elektronowej.

Zastosowanie
Przeprowadzono badania określające właściwości piezoelektryczne elektroaktywnych polimerów EAP. Wyniki zostały skatalogowane i udostępnione w postaci bazy danych. Przedstawiono propozycję zastosowania piezoelektrycznych polimerów w określonych gałęziach przemysłu.

Praca została wykonana w ramach projektu badawczego nr N N507 463433, dofinansowanego z funduszy Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

Źródło: Ośrodek Przetwarzania Informacji – Państwowy Instytut Badawczy

osoba odpowiedzialna: dr inż. E. Klimiec