Příprava a modifikace elektroaktivních polymerních fólií se specifickou odezvou na mechanické vibrace

Bc. Přemysl Fajkus

Master's thesis

Preparation and Modification of Electro-active Polymer Sheet with Specific Response on Mechanical Vibrations

Abstract:

Tato práce se zabývá přípravou a charakterizací polymerních fólií na bázi poly(vinyliden fluoridu) (PVDF) a jejich kompozitů. V teoretické části jsou popsané druhy piezoaktivních částic a polymerních matric, dále pak způsoby přípravy kompozitů a modifikace částic. Práce dále popisuje aplikace piezoaktivních kompozitních systémů v souvislosti se snímáním vibrací u včelích kolonií. V praktické části se práce zaměřuje na výrobu PVDF fólií technikou lisování s různým přídavkem částic titaničitanu barnatého (BT) jednak čistého a následně jeho modifikací, krátkými řetězci poly(butyl akrylátu) pomocí radikálové polymerace s přenosem atomu (ATRP). Tyto fólie byly charakterizovány pomocí infračervené spektroskopie a rentgenové difrakce, dále byly stanovené kalorimetrické vlastnosti pomocí techniky diferenční snímací kalorimetrie a tepelné vlastnosti pomocí termogravimetrické analýzy. Nakonec byly hodnoceny mechanické vlastnosti pomocí tahové zkoušky. Podrobně charakterizované materiály byly pólovány a byla hodnocena jejich elektromechanická aktivita na mechanickou vibraci, kde se ukázalo, že modifikace BT částic má pozitivní vliv na efektivitu připravených fólií.

Abstract:

This master thesis is focused on the preparation and characterization of polymeric foils based on poly(vinylidene fluoride) (PVDF) and their composites. In the theoretical part, there are described various types of piezo-active particles and polymer matrices, followed by composite fabrication techniques and particle modification. This work further describes application of the piezo-active composite systems in connection to the monitoring of the bee colonies vibrations. In the experimental part, it is focused on the fabrication of the PVDF sheets using compression moulding technique with addition of various amount of barium titanate (BT) particles, neat one and its modified analogue with short polymer chains of poly(butyl acrylate) using atom transfer radical polymerization (ATRP). These sheets were characterized using infrared spectroscopy and roentgen diffraction, followed by investigation of the calorimetric properties using differential scanning calorimetry and thermal properties using thermogravimetric analysis. Finally, the mechanical properties were investigated using tensile testing. Detailed characterized materials were poled and their electro-mechanical activity on the mechanical vibration was investigated and it was shown that modification of the BT particles has positive influence on the effectivity of prepared sheets.

Keywords

titaničitan barnatý, radikálová polymerace s přenosem atomu, polyvinyliden fluorid, kompozit, mechanické vibrace, d33 koeficient

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 5. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Miroslav Mrlík, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Master programme / field:
Chemistry and Materials Technology / Materials Engineering