RO135835A2 - Compozit pe bază de film conductiv depus pe suport textil - Google Patents

Compozit pe bază de film conductiv depus pe suport textil Download PDF

Info

Publication number
RO135835A2
RO135835A2 ROA202000815A RO202000815A RO135835A2 RO 135835 A2 RO135835 A2 RO 135835A2 RO A202000815 A ROA202000815 A RO A202000815A RO 202000815 A RO202000815 A RO 202000815A RO 135835 A2 RO135835 A2 RO 135835A2
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
film
microparticles
functionalized
pvdf
fabric
Prior art date
Application number
ROA202000815A
Other languages
English (en)
Inventor
Raluca Maria Aileni
Laura Chiriac
Doina Toma
Oana Maria Memecică
Liliana Răducu
Vasile Soare
Original Assignee
Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Textile Şi Pielărie - Bucureşti
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Textile Şi Pielărie - Bucureşti filed Critical Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Textile Şi Pielărie - Bucureşti
Priority to ROA202000815A priority Critical patent/RO135835A2/ro
Publication of RO135835A2 publication Critical patent/RO135835A2/ro

Links

Landscapes

  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu de obţinere a unui material compozit cu proprietăţi electroconductive pe bază de microparticule de Ni destinat realizării de electrozi nanoporoşi pentru actuatori. Procedeul, conform invenţiei, constă în etapele de pregătire a unui suport textil prin curăţare alcalină şi albire, funcţionalizare a suportului textil prin depunerea unui film polimeric electroconductiv pe bază de matrice polimerică de tip fluorură de poliviniliden şi microparticule metalice de nichel cu dimensiuni mai mici de 15 μ m prin metoda raclării sau peliculizării pe faţa ţesăturii, reticularea controlată utilizând un sistem de încălzire pe bază de rezisteţe electrice la o temperatură de 170...185°C, timp de 2...5 min, rezultând un material compozit cu rezistenţa electrică de suprafaţă de 102...103 Ω , caracteristice conductorilor electrici.

Description

tmh-uduiot·mn—m n hi ι 11 r
[ORCIUL bi; SfAT REN VRU K»«0« > « Si Cerere de brevet de invenție { Nr. .......5
Data depozit
Compozit pe bază de film conductiv depus pe suport textil
Invenția se referă la un procedeu de realizare și compoziția chimică a unui film polimeric cu proprietăți electroconductive pe bază de microparticule de Ni destinate realizării de electrozi nanoporoși pentru actuatori, aplicații tehnice pentru electronică, domeniul medical sau pentru textile inteligente interactive. Materialul compozit este obținut pe baza unui film polimeric B (pe bază de microparticule de Ni) care este depus pe fața țesăturii A din bumbac 100% prin procedeul raclării sau peliculizării. Astfel, pe fața țesăturii A se depune prin radare sau peliculizare un film polimeric B conținând matricea polimerică fluorură de poliviniliden (PVDF) și microparticule de nichel cu dimensiuni mai mici de 150 μτη, urmată de reticulare la temperatura de 170...185° C, ulterior pregătirii, constând în fierbere-albire și clătiri successive.
Cercetările științifice în domeniul realizării componentelor electronice pentru actuatori prezintă un interes crescut pentru utilizarea fluorurii de poliviniliden (PDVF) pentru realizarea actuatorilor [1, 2, 3] pe bază de compozite realizate din polimeri ionici si metale (IPMC). De asemenea, este des abordată utilizarea membranelor pe bază de fluorură de poliviniliden (PVDF)/polivinilpirolidonă (PVP)/acidul sulfonic al polistirenului (PSSA) [4], realizarea mușchilor artificiali pe bază de nanopeleți de grafen, acetat de celuloză și PVDF [5, 6], dezvoltarea straturilor subțiri PVDF/CNT pentru realizarea senzorilor sau actuatorilor [6, 7] sau microactuatorilor pe bază de polipirol și PVDF [8]. De asemenea, filmele polimerice pe bază de polianilină și PVDF au fost utilizate cu success pentru realizarea compozitelor nanoporoase pentru senzorii de gaz [9].
La nivel mondial există brevetele US8480917, US4879698, US5268082A, US5389222A și CN103647018A care prezintă invenții de materiale compozite pe bază de straturi electrolitice polimerice [10], actuatori piezoelectrici pe bază de PVDF [11, 12, 13, 14]. în cadrul cererilor de brevet US5440194, US4868447, US8390594, US4879698, US5762583 și US4330730 se prezintă utilizarea membranelor pe bază de PVDF pentru realizarea actuatorilor piezoelectrici [15, 16, 17, 18, 19],
Suportul textil A se realizează prin țesere pe mașini de țesut convenționale și are în urzeală fire cu densitatea de lungime 50x2 tex din 100% fibre de bumbac și în bătătură fire cu densitatea de lungime 50x3 tex, din 100% fibre de bumbac, cu desimea în urzeală 280...290 fire/10 cm, iar în bătătură 80...90 fire/10 cm, cu legătura pânză. Masa pe unitatea de suprafață a țesăturii A este cuprinsă între 410 și 415g/m2.
Procedeul de realizare a materialului compozit, conform invenției, se compune din operațiile de pregătire a suportului țesut A constând în curățare alcalină și albire, operația de depunere a filmului polimeric electroconductiv B prin procedeul raclării sau peliculizării pe țesătura A și operația de reticulare la temperatură de 170... 185° C.
Operația de pregătire a țesăturii A prin procedeul de epuizare, se realizează la un raport de flotă de 1:5...1:10, constând în curățare alcalină cu o soluție care conține 8...10 g/L hidroxid de sodiu 50%, 2...4 g/L carbonat de sodiu, 1...2 g/L agent tensioactiv de udare - spălare neionic, la temperatura de 95...98° C, timp de 60...90 minute, clătiri succesive cu apă fierbinte și caldă, albire cu 10...20 mL/L apă oxigenată 30% p.a., 2...4 g/1 hidroxid de sodiu 50%, 1...2 g/L agent tensioactiv de udare - spălare neionic, 0,5...1 g/1 agent de stabilizare a apei oxigenate, la temperatura de 95...98° C, timp de 60 minute, clătiri succesive cu apă fierbinte și caldă, neutralizare cu 0,5...1 ml/1 acid acetic 60%, uscare prin convecție sau prin activare termică controlată timp de 30...60 secunde în câmp de microunde generat de un generator de înaltă tensiune la frecvența de 2,4 GHz și puterea de 700W.
Operațiile de pregătire a suportului țesut A constând în curățare alcalină și albire au ca scop stabilizarea dimensională, îndepărtarea însoțitorilor naturali și tehnologici ai fibrelor și țesăturii, îmbunătățirea hidrofiliei și capacității de absorbție a substanțelor polimerice, astfel încât suportul textil A să devină o suprafață de contact stabilă și curățată în profunzime, la care filmul conductiv (B) pe bază de matrice polimerică (de exemplu: fluorură de poliviniliden) și microparticule de nichel să adere mai bine, în strat continuu și uniform la suprafața țesăturii și care să asigure un nivel al rezistenței de suprafață cuprinse între IO2...IO3 Ω pe fața țesăturii A la depunerea filmului conductiv B.
Operația de realizare a materialului compozit constă în:
-depunerea filmului polimeric electroconductiv B pe bază de matrice polimerică PVDF și microparticule metalice de nichel, cu dimensiuni mai mici de 150 pm prin procedeul raclării sau peliculizării pe fața țesăturii A, urmată de reticulare controlată utilizând un sistem de încălzire pe bază de rezistențe electrice, la o temperatură de 170...185 °C, timp de 2...5 minute.
Obținerea filmului electroconductiv B pe bază de matrice polimerică PVDF cu conținut de microparticule de nichel (figura 1), se realizează prin reticulare la temperaturi de 170...185° C, timp de 2...5 minute, prin convecție, de preferință utilizând un sistem de încălzire cu aer cald pe bază de rezistențe electrice.
Invenția prezintă următoarele avantaje:
- prin procedeele de radare sau peliculizare se pot obține electrozi nanoporoși flexibili de suprafață pentru actuatori textili flexibili sau textile inteligente interactive;
- datorită reticulării termice, filmul electroconductiv B realizat se fixează pe țesătura A și permite obținerea de electrozi nanoporoși textili cu rezistența de suprafață având valori cuprinse între IO2 ...IO3 Ω.
- datorită filmului polimeric B pe bază de matrice polimerică fluorură de poliviniliden (PVDF) cu conținut de microparticule de nichel (Ni), suprafața textilă devine electroconductivă după reticularea la temperatura de 170...185 °C timp de 2..5 minute.
- datorită dopării cu microparticule de nichel cu dimeniuni <150 pm, materialul compozit poate fi utilizat la realizarea unor electrozi nanoporoși pentru actuatori flexibili sau textile inteligente interactive.
-datorită filmului polimeric B, pe bază de matrice polimerică PVDF și microparticule de Ni, depus prin radare sau peliculizare pe fața țesăturii A, se obține un compozit cu rezistența electrică de suprafață între IO2 - IO3 Ω.
Caracterul de noutate al invenției constă în aceea că, filmul polimeric B obținut pe bază de matrice polimerică PVDF și microparticule de Ni este uniform, hidrofob, rezistent la transpirații artificiale, aderent la suprafața țesăturii A și reticulează la 170-185° C după 2...5 minute, prezentând valori ale rezistenței electrice de suprafață reduse (IO2...IO3 Ω), caracteristice conductorilor electrici.
De asemenea, caracterul de noutate constă și în utilizarea pentru realizarea materialului compozit a filmului polimeric conductiv B pe bază de matrice polimerică PVDF și microparticule de Ni, depus prin radare sau peliculizare pe suprafața țesăturii Al.
Bibliografie
1. Bae, J.H. and Chang, S.H., 2019. PVDF-based ferroelectric polymers and dielectric elastomers for sensor and actuator applications: a review. Funcțional Composites and Structures, 1(1), p.012003.
2. Morozov, O.S., Shachneva, S.S., Bulgakov, B.A., Babkin, A.V. and Kepman, A.V., 2020. Effect of Different Pore-Forming Additives on the Formation of PVDF Microporous Membranes for Bucky-Gel Actuator. Eurasian Chemico-Technological Journal, 22(2), pp.107-115.
3. Khaldi, A., Maziz, A., Alici, G., Spinks, G.M. and Jager, E.W., 2016. Bottom-up microfabrication process for individually controlled conjugated polymer actuators. Sensors and Actuators B: Chemical, 230, pp.818-824.
4. Panwar, V., Cha, K., Park, J.O. and Park, S., 2012. High actuation response of PVDF/PVP/PSSA based ionic polymer metal composites actuator. Sensors and Actuators B: Chemical, 161(1), pp.460-470.
5. Nan, M., Bang, D., Zheng, S., Go, G., Darmawan, B.A., Kim, S., Li, H., Kim, C.S., Hong, A., Wang, F. and Park, J.O., 2020. High-performance biocompatible nanobiocomposite artificial muscles based on ammonia-functionalized graphene nanoplatelets-cellulose acetate combined with PVDF. Sensors and Actuators B: Chemical, 323, p. 128709.
6. Zhang, G., Yan, L., Ji, L., Liu, C., Zhang, L., Zhang, W., Nie, Y., Xiao, P. and Chen, T., 2020. Interfacial Fabrication of CNTs/PVDF Bilayer Actuator with Fast Responses to the Light and Organic Solvent Vapor Stimuli. Macromolecular Materials and Engineering, p.2000502.
7. Sharafkhani, S. and Kokabi, M., 2020. LHtrathin-shell PVDF/CNT nanocomposite aligned hollow fibers as a sensor/actuator single element. Composites Science and Technology, 200, p. 108425.
8. Gaihre, B., Alici, G., Spinks, G.M. and Caimey, J.M., 2011. Effect of electrolyte storage layer on performance of PPy-PVDF-PPy microactuators. Sensors and Actuators B: Chemical, 155(2), pp.810-816.
9. Chen, W., Yang, P., Shen, W., Zhu, C., Lv, D., Tan, R. and Song, W., 2020. Flexible room temperature ammonia gas sensor based on in suit polymerized PANI/PVDF porous composite film. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, pp.1-8.
10. Kwon, J.O., Choi, S.T., Lee, Y.K., Koo, J.C. and Park, S.J., Samsung Electronics Co Ltd and Sungkyunkwan University Foundation for Corporate Collaboration, 2013. Solid electrolyte polymer, polymer actuator using cross-linked polyvinylidene fluoride-based polymer, and method of manufacturing the polymer actuator. U.S. Patent 8,480,917.
11. Langberg, E., Sensor Electronics Inc, 1989. Piezopolymer actuators. U.S. Patent 4,879,698.
12. Oguro, K., Takenaka, H. and Kawami, Y., Agency of Industrial Science, Japan International Trade and Industry Ministry of, 1993. Actuator element. U.S. Patent 5,268,082.
13. Shahinpoor, M., US Department of Energy, 1995. Spring-loaded polymeric gel actuators. U.S. Patent 5,389,222.
14. WO2015174651A1/2015, Stack type actuator or sensor using piezoelectric polymer and electrode and manufacturing method thereof
15. Beurrier, H.R., Beurrier and Henry R., 1995. Piezoelectric actuators. U.S. Patent 5,440,194.
16. Lee, C.K. and Moon, F.C., Corneli Research Foundation Inc, 1989. Piezoelectric polymer laminates for torsionai and bending modal control. U.S. Patent 4,868,447.
17. Modarres, A., Cruz-Hemandez, J.M., Grant, D.A. and Ramstein, C., Immersion Corp, 2013. Haptic feedback using composite piezoelectric actuator. U.S. Patent 8,390,594.
18. Kurz, W.W. and Lee, J.K., Eastman Kodak Co, 1982. Wound piezoelectric polymer flexure devices. U.S. Patent 4,330,730.
19. Adams, T.P., Brillhart, B.A., Bushek, D.J. and Kroll, K., St Croix Medical Inc, 1998. Piezoelectric film transducer. U.S. Patent 5,762,583.

Claims (5)

  1. âl
    REVENDICĂRI
    1. Compoziția filmului polimeric B se caracterizează prin aceea că este obținut dintr-o soluție cu conținut de fluorură de poliviniliden 7...9%, apă distilată 40...42%, dimetilformamidă 45...39% și microparticule de Ni 8...10%.
  2. 2. Procedeul de obținere a filmului electroconductiv B pe bază de matrice polimerică PVDF cu conținut de microparticule metalice (nichel) conform revendicării 1, constă în aceea că filmul polimeric B este obținut prin amestecarea cu ajutorul unui agitator mecanic timp de 2...7 minute a următoarelor componente: microparticule de Ni, apă distilată și soluție de fluorură de poliviniliden, obținută în prealabil pe bază de fluorură de poliviniliden (PVDF) și dimetilformamidă amestecate magnetic timp de 10...20 minute la temperatura de 55...65° C.
  3. 3. Compozitul textil funcționalizat prin depunerea filmului polimeric B cu proprietăți conductive se caracterizează prin aceea că este iuncționalizat prin aplicarea filmului polimeric conductiv B pe față țesăturii A, având compoziția conform revendicării 1 și fiind obținut conform revendicării 2, prin procedeul raclării sau peliculizării pe fața țesăturii A și reticulare controlată, utilizând un sistem de încălzire pe bază de rezistențe electrice, la temperatura de 170...185° C, timp de 2...5 minute, ulterior pregătirii, constând în fierberealbire, clătiri successive.
  4. 4. Compozitul textil funcționalizat prin depunerea filmului polimeric B cu proprietăți electroconductive se caracterizează prin aceea că este funcționalizat prin aplicarea pe fața țesăturii A a filmului polimeric B conform revendicării 4.
  5. 5. Compozitul textil funcționalizat conform revendicărilor 3 și 4, prin depunerea filmului polimeric B cu proprietăți electroconductive, conform revendicărilor 1 și 2, se caracterizează prin aceea că procedeele de funcționalizare conduc la obținerea unei suprafețe cu proprietăți electroconductive având rezistența electrică de suprafață IO2...IO3 Ω, fiind destinat realizării electrozilor nanoporoși pentru actuatori flexibili, aplicațiilor tehnice pentru electronică, domeniului medical sau pentru textile inteligente interactive.
ROA202000815A 2020-12-08 2020-12-08 Compozit pe bază de film conductiv depus pe suport textil RO135835A2 (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA202000815A RO135835A2 (ro) 2020-12-08 2020-12-08 Compozit pe bază de film conductiv depus pe suport textil

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA202000815A RO135835A2 (ro) 2020-12-08 2020-12-08 Compozit pe bază de film conductiv depus pe suport textil

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RO135835A2 true RO135835A2 (ro) 2022-06-30

Family

ID=82214561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA202000815A RO135835A2 (ro) 2020-12-08 2020-12-08 Compozit pe bază de film conductiv depus pe suport textil

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO135835A2 (ro)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jia et al. Robustly superhydrophobic conductive textile for efficient electromagnetic interference shielding
Ni et al. Underwater, multifunctional superhydrophobic sensor for human motion detection
Li et al. Asymmetric superhydrophobic textiles for electromagnetic interference shielding, photothermal conversion, and solar water evaporation
Deng et al. Bioinspired multi-responsive soft actuators controlled by laser tailored graphene structures
Wang et al. Actuator and generator based on moisture-responsive PEDOT: PSS/PVDF composite film
KR102105762B1 (ko) 지속적인 자가발전이 가능한 흡수성 물질이 적용된 탄소층이 코팅된 친수성 섬유 멤브레인 기반 복합 발전기
Xu et al. Filling the holes in piezopolymers with a solid electrolyte: a new paradigm of poling-free dynamic electrets for energy harvesting
NO802721L (no) Sammensatt piezoelektrisk materiale i form av en film og en fremgangsmaate for fremstilling av materialet
US20140038484A1 (en) Composite material comprising a layer of polymeric piezoelectric material matched with a textile substrate and method for making such a composite material
KR102139866B1 (ko) 탄소층이 코팅된 친수성 섬유 멤브레인 기반 전기 에너지 생성 장치
US8779646B2 (en) Actuator
US20130181572A1 (en) Actuator
Faruk Ünsal et al. Three-dimensional piezoelectric–triboelectric hybrid nanogenerators for mechanical energy harvesting
Anand et al. Energy harvesting using ionic electro-active polymer thin films with Ag-based electrodes
KR102172609B1 (ko) 전도성 고분자가 코팅된 친수성 섬유 멤브레인 기반 대면적 전기 에너지 생성 장치
Chen et al. Low-temperature carbonized MXene/protein-based eggshell membrane composite as free-standing electrode for flexible supercapacitors
WO2019077604A1 (en) FLEXIBLE MICRO-PATTERN FILM SYSTEM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
KR20200092293A (ko) 탄소층이 코팅된 친수성 섬유 멤브레인 기반 전기 에너지 생성 장치
Beregoi et al. Versatile actuators based on polypyrrole-coated metalized eggshell membranes
Jiang et al. Flexible energy storage devices based on carbon nanotube forests with built-in metal electrodes
US20180045184A1 (en) Ionic Capacitive Laminate and Method of Production
Wang et al. Electroactive polymer actuator based on PVDF and graphene through electrospinning
KR20200129779A (ko) 발열부재 및 이를 포함하는 유연한 형상 적응형 2d 맥신 히터
Abbas et al. Emerging Trends of MXene Nanocomposites in Textile Substrates for Enhanced EMI Shielding: A Systematic Review
Yu et al. Reliability tests of ionic polymer metallic composites in dry air for actuator applications