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Nylon hat endlich den offiziellen Status eines piezoelektrischen Textils erhalten

Ein Mann hatte einen seltenen "Eureka" -Moment und entdeckte einen Weg, um die Herstellung von piezoelektrischem Nylon zu vereinfachen.

Nylon ist offensichtlich ein bevorzugtes Material für elektronische Textilien - da es eine etablierte Textilindustrie auf Nylonbasis gibt. Die Substanz hat jedoch auch eine piezoelektrische kristalline Phase, über die sie durch einen Hahn einen Ladungsaufbau erhält, der ideal für die Druckmessung und die Energiegewinnung istvon Umgebungsbewegung.

Und nach a aktuelle Studie in der Zeitschrift veröffentlicht Erweiterte Funktionsmaterialien Wissenschaftler haben endlich einen Weg gefunden, die schwierige Kristallphase relativ einfach herzustellen.

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Nylon erhält endlich den offiziellen Status eines piezoelektrischen Textils

Leider ist es kein einfaches Projekt, Nylon zu Fasern zu formen, ohne die für die piezoelektrische Reaktion erforderliche Schlüsselkristallstruktur zu beeinträchtigen. "Dies ist seit fast einem halben Jahrhundert eine Herausforderung", erklärte Kamal Asadi, Forscher am deutschen Max-Plank Institute for Polymer Research und Professor an der University of Bath in Großbritannien

Die piezoelektrische Phase von Nylon ist nicht nur für elektronische Textilien attraktiv, sondern auch für verschiedene Arten elektronischer Geräte, insbesondere wenn Bedarf an etwas besteht, das weniger spröde ist als die herkömmliche piezoelektrische Keramik.

Die praktikable Methode zur Herstellung von Nylon in den vergangenen Jahrzehnten unter Beibehaltung der kristallinen Phase mit einer starken piezoelektrischen Reaktion bestand jedoch darin, es zu schmelzen, schnell abzukühlen und schließlich zu dehnen, um sicherzustellen, dass es sich in ein sogenanntes Smektikum verwandelt. δ 'Phase, Berichte Phys.org.

Wie Nylon piezoelektrisches Verhalten zeigt

Piezoelektrisches Verhalten tritt über die Amideinheiten an den Wiederholungseinheiten einer Nylonpolymerkette auf, zusätzlich zu ihrer Wechselwirkung mit anderen Amideinheiten in benachbarten Ketten. Wenn Amide frei sind, ihre Dipole in einem aktiven elektrischen Feld auszurichten, können Menschen das ausnutzenpiezoelektrischer Effekt des Materials bei einer Reaktion, die ursprünglich in den 1980er Jahren beobachtet wurde.

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Typischerweise bilden diese Amide jedoch starke Wasserstoffbrückenbindungen mit Amiden an benachbarten Polymerketten, wodurch sie in Position gehalten werden und sie nicht neu ausgerichtet und ausgerichtet werden können, was kritisch ist.

Die Wissenschaftler der Studie mussten einen Weg finden, um die Phase zu induzieren, in der inhärente Amide frei sind, sich neu zu orientieren, ohne ihre Morphologien einzuschränken. So können sie sie erhalten, ohne sich auf den Ansatz der Vergangenheit zum Schmelzen, Abkühlen und Strecken zu verlassen.

Forscher versuchen, einen neuen Weg zum piezoelektrischen Nylon zu finden

Die meisten Forschungsgruppen weltweit hatten ihre Bemühungen zur Herstellung piezoelektrischer Filme oder Fasern seit den 1990er Jahren aufgegeben, aber der Eintritt eines "brillanten Studenten, der Textilingenieur" namens Saleem Anwar in Asadis Forschungsgruppe war, gab Asadi den Anstoß, einen zu nehmenmehr schau dir die Herausforderung an.

Das Forscherteam berücksichtigte die entscheidenden Faktoren, die zur Herstellung von Nylon in einer Phase mit starken piezoelektrischen Eigenschaften erforderlich sind. Die typische Schmelz-, Kühl- und Streckmethode beruht auf der schnellen Abkühlung des Nylons. Deshalb untersuchten Asadi, Anwar und ihre Mitarbeiter Möglichkeiten, dies zu tunDas gleiche Ergebnis erzielen Sie, indem Sie das Nylon in einem Lösungsmittel lösen, bevor Sie das Lösungsmittel schnell extrahieren.

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Leider neigen die Lösungsmittel dazu, das Nylon durch Angriff auf die Wasserstoffbrücken zwischen den Amiden aufzulösen - wodurch Wasserstoffbrücken an ihrer Stelle entstehen, was das Extrahieren des Lösungsmittels praktisch unmöglich macht. Berichte Phys.org.

Student hat Nylon 'Eureka'-Moment mit TFA-Lösungsmittel

Der große Tag kam, als Anwar Asadi erzählte, er habe beim Reinigen mit Aceton nach einem Experiment etwas Seltsames gesehen - wobei das Team versucht hatte, Nylonfilme unter Verwendung von Trifluoressigsäure TFA als Lösungsmittel herzustellen. Nylon Lösungsverluste waren in einen transparenten Zustand übergegangen.

Als das Team sich fragte, ob diese plötzliche Transparenz eine laufende Reaktion signalisierte, stellte es eine TFA- und Acetonlösung her und versuchte dann, Nylon zu verarbeiten. In der nächsten Woche kam Saleem mit seinem 'Eureka'-Moment zurück -' Ich habe es! '"rief Asadi für Anwar aus.

Anwar war in die Wasserstoffbrücke zwischen Aceton und TFA gestolpert - eine der stärksten Wasserstoffbrücken der modernen Wissenschaft bekannt. Als die Forscher die Lösung auf ein Substrat in einem Hochvakuum legten, um das Lösungsmittel zu verdampfen, war es "buchstäblich so, als würde das Aceton die Hand der TFA-Moleküle nehmen und sie aus dem Nylon heraustragen und das ergebenpiezoelektrische kristalline Phase ", sagte Asadi.

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