PRODUCCIÓN DE NANOGENERADORES VÍA SPIN COATING

Resumen

Introducción

Ante ocasiones de desastres naturales o aislamiento es necesario contar con fuentes de energía autónomas para permitir establecer comunicaciones o el funcionamiento de dispositivos electrónicos. Por esta razón, se investiga el uso de nanogeneradores piezoeléctricos que puedan producir energía a partir del movimiento [1] [2]. Como base del nanogenerador se propone la síntesis de películas delgadas flexibles a partir de un polímero piezoeléctrico. Este tipo de materiales son capaces de convertir energía mecánica en eléctrica, dado que al ser sometidos a tensiones mecánicas adquieren una polarización eléctrica. Las propiedades eléctricas del polímero poseen una fuerte dependencia con su simetría cristalina y mejoran notablemente con la incorporación de nanopartículas (NPs) a la matriz dado que favorece a la orientación de la fase cristalina β [3] [4].

Resultados

Se sintetizaron mediante los métodos y spin coating películas delgadas de fluoruro de polivinilideno, PVDF (polímero piezoeléctrico) usando soluciones con diferentes concentraciones y mezclas de los solventes dimetilsulfóxido, acetona y dimetilformamida. Además, se obtuvieron películas de nanocompuestos de PVDF con NPs, se compararon ZnO, TiO₂ y Montmorillonita. En estos sistemas, el agregado de las NPs fue posterior a la disolución del polímero y, de esta manera se obtuvieron películas delgadas homogéneas en apariencia y con buena flexibilidad.

Posteriormente, las películas obtenidas fueron caracterizadas con las técnicas FTIR, SAXS y DSC. En las mismas se pudo observar las diferentes fases cristalinas del polímero al cambiar el método de síntesis y su homogeneidad.

Conclusiones

Con los resultados obtenidos se logró observar que el método de spin coating favorece la alineación del polímero en fase β cristalina y el agregado de las NPs es beneficioso para dicha alineación. Al ver la importancia de la alineación de las cadenas para la obtención de la fase β se encuentra actualmente en estudio la síntesis de las películas con impresión 3D.

Referencias

1) Mishra, S., Unnikrishnan, L., Nayak, S. K. and Mohanty, S., Macromol. Eng., 2019, 304, 1800463

2) Yang, Z., Zhou, S., Zu, J. and Inman, D., Joule, 2018, 2, 1-56

3) Biswas, P., Hoque, N.A., Thakur, P., Saikh, Md. M., Roy, S., Khatun, F., Bagchi, B., and Das, S., ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2019, 7 (5), 4801-4813

4) Bodkhe, S., Rajesh, P.S.M., Gosselin, F.P. and Therriault, D., ACS Appl. Energy Mater., 2018, 1-29