Esnek enerji depolama ve hasadı uygulamaları için hBN ve BaTiO3 takviyeli PVDF-HFP matrisli piezoelektrik nanokompozitler

Bu doktora tezi, esnek enerji depolama ve enerji hasadı uygulamaları için çeşitli seramik nanopartikülleri ile güçlendirilmiş poli(viniliden florür-ko-hekzafloropropilen) (PVDF-HFP) matris piezoelektrik nanokompozitleri tanıtmaktadır. Hekzagonal bor nitrür (hBN) nanopartiküllerinin (NPs) silan bazlı bir yüzey aktif madde olan viniltrimetoksisilan (VTS) ile yüzey modifikasyonu yoluyla bor nitrür nanotabakaların (BNNSs) oluşumuna dair yeni bir yöntem gösterilmiştir. Ağırlıkça %0-10 oranında hBN NPs ve yüzey modifikasyonlu BNNS (BNNS-VTS)'ler ile ağırlıkça %0-25 oranında baryum titanat (BaTiO3; BT) NPs ve yüzey modifikasyonlu BT (BT-VTS) NPs'ler ile takviye edilmiş PVDF-HFP matris nanokompozitler çözelti dökümü ve eriyik kristalizasyon ile üretilmiştir. Gözenekli %25 BT-VTS/PVDF-HFP nanokompozitleri ilk kez çeşitli faz ayırma yöntemleri ile hazırlanmıştır. BN-BT-BN konfigürasyonunda iki farklı sandviç yapılı nanokompozit, yoğun %4 hBN/PVDF-HFP ve yoğun veya birbirine bağlı gözenekli %25 BT-VTS/PVDF-HFP nanokompozitlerin sıcak preslenmesi ile ilk kez üretilmiştir. Elde edilen bulgulara göre, esnek dielektrik kapasitör olarak çözelti döküm %4 hBN/PVDF-HFP nanokompozitleri, yalıtkan nanokatkıları sayesinde en yüksek enerji depolama performansını (641 MVm-1 dielektrik dayanımı, 23,2 Jcm-3 enerji yoğunluğu, %92 şarj-deşarj enerji verimliliği) sunarak daha önce bildirilen BN takviyeli PVDF esaslı nanokompozitleri aşmıştır. Ayrıca, enerji hasadı performansı 3B gözenekli mikro yapı ile geliştirilmiştir. 22,11 uWcm-3 güç yoğunluğu sunan gözenekli sandviç yapılı %4 hBN/%25 BT-VTS/PVDF-HFP nanokompozitleri, esnek piezoelektrik nanojeneratörler olarak hasat edilmiş biyomekanik enerjiyi veya algılama ve biyo-elektrik stimülasyon için gerekli sinyalleri sağlamak üzere kendi kendine güç sağlayan giyilebilir sensörlerde ve aktüatörlerde kullanılabilir.