Análisis estadístico de fases de nanogeneradores via spin coating

NICOLE SEINHART; GALO SOLER LLIA; CINTIA BELÉN CONTRERAS

Mar del Plata

Congreso; XV Simposio Argentino de Polímeros; 2023

Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales (INTEMA)

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 producir energía biónica, dado que al ser sometidos a tensiones mecánicas adquieren una polarización eléctrica. Las propiedades piezoeléctricas del polímero poseen una fuerte dependencia con su simetría cristalina y son mejores cuando se orienta la fase β. Esta fase puede favorecerse con la incorporación de nanopartículas (NPs) a la matriz [3] [4] y métodos de procesamiento que alineen sus cadenas como es el caso del spin coating. En una etapa anterior se realizó la optimización de las condiciones de la síntesis mediante el método de spin coating de películas delgadas de fluoruro de polivinilideno, PVDF (polímero piezoeléctrico). Se evaluaron diferentes solventes, concentración de PVDF y el agregado de diferentes NPs. En este trabajo se presentará un ensayo estadístico sobre el método de producción ya optimizado. En particular, se estudiaron diferentes concentraciones de NPs de TiO2 y BaTiO3 (0%, 3%, 7% y 10%), usando dimetilsulfóxido como solvente. 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. Para la cuantificación y posterior análisis estadístico se utilizaron los resultados obtenidos con el FTIR. Para el análisis estadístico se realizó un diseño de regresión lineal bivariado de bloques al azar a fin independizarse de la variación dada por los factores ambientales. Además, para cada bloque se realizaron medidas repetidas. Para comprobar la homogeneidad dentro de la película se realizó un análisis de valores anidados. 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, principalmente para concentraciones mayores. Al ver la importancia de la alineación de las cadenas para la obtención de la fase β se encuentra actualmente en estudio la evaluación del potencial eléctrico de las películas.