Čini se da je najlon materijal za piezoelektrični tekstil, jer je tekstilna industrija zasnovana na najlonu vrlo zrela, a najlon ima i prikladnu piezoelektričnu kristalnu fazu. Ako je dodirnete, dobit ćete savršenu akumulaciju napunjenosti. Osjetnik pritiska i prikupljanje energije iz kretanja u okolišu.
Međutim, nije jednostavno oblikovati najlon u vlakno, dok mu dajete piezoelektričnu kristalnu strukturu. Kamal Asadi, istraživač sa Instituta Max Planck za istraživanje polimera u Njemačkoj i profesor na Univerzitetu Bath u Velikoj Britaniji, objasnio je:" Ovo je gotovo izazov za pola stoljeća." U nedavnom" Napredni funkcionalni materijali" izvještaja, on i njegovi suradnici opisali su kako su riješili problem.
Piezoelektrična faza najlona nije privlačna samo elektroničkom tekstilu, već je privlačna i raznim elektroničkim uređajima, posebno za tradicionalnu piezoelektričnu keramiku visoke krhkosti. Međutim, decenijama je jedini način da se proizvede kristalni najlon s jakim piezoelektričnim odzivom topiti, brzo ohladiti i zatim istezati da se kondenzira u glatku δ' fazu. Rezultirajuća struktura obično je debela desetine mikrona, što je pregusto za elektroničku opremu ili elektroničke tekstile.
Postojanje&"piezoelektrično ponašanje GG"; proizlazi iz amidnih grupa na ponavljajućim jedinicama u najlonskom polimernom lancu i interakcije između njih i amidnih grupa na susjednim lancima. Kada ovi amidi slobodno poravnaju svoje dipole sa električnim poljem, moguće je iskoristiti piezoelektrični efekt u materijalu, koji je prvi put uočen još 1980-ih. Međutim, ono što se događa u većini kristalnih faza najlona je da ovi amidi tvore jake vodonične veze sa amidima na drugim polimernim lancima, zaključavajući njihov položaj i sprečavajući ih da se preorijentišu i poravnaju. Stoga je izazov s kojim se suočavamo pronaći način da proizvedemo fazu koja omogućava amidu da se preorijentiše bez ograničavanja morfologije koju stvara tokom topljenja, hlađenja i istezanja.
Kada je većina istraživačkih grupa na svijetu 1990-ih odustala od napora za proizvodnju piezoelektričnih filmova ili vlakana, Asadijeva grupa je došla do GG-a, izvanrednog studenta tekstilnog inženjera GG-a; Saleem Anwar, što je ponukalo Asadija da obrati pažnju na ovo pitanje. . Istraživači su prvo razmotrili osnovne faktore za proizvodnju najlona u fazi s jakim piezoelektričnim svojstvima. Metoda topljenja, hlađenja i istezanja ovisi o brzo hlađenju najlona, pa su Asadi i Anwar i njihovi saradnici proučavali kako dobiti isti efekt rastvaranjem najlona u rastvaraču, a zatim brzim ekstrahiranjem rastvarača. Međutim, rastvarači teže otapati najlon napadajući vodonične veze između amida i formirajući vodonične veze na njihovim položajima, pa je otapala gotovo nemoguće riješiti.
Jednog dana, kada je Anwar koristio aceton za čišćenje nakon eksperimenta, rekao je Asadiju neobično zapažanje da je pokušao koristiti trifluorosirćetnu kiselinu (TFA) kao otapalo za proizvodnju najlonskog filma i napravio proboj. Prelivena najlonska otopina postala je prozirna. Tim je sumnjao da iznenadna prozirnost mora ukazivati na reakciju, pa su koristili trifluorosirćetnu kiselinu i aceton da bi napravili otopinu i pokušali da je koriste za obradu najlona. Svakako, sljedeće sedmice istraživači su postigli željene rezultate.
Anwar je slučajno otkrio vodoničnu vezu između acetona i TFA, koja je jedna od najjačih vodoničnih veza poznatih u naučnoj zajednici. Stoga, kada su istraživači raširili otopinu na visokovakuumskoj podlozi kako bi isparili otapalo, kao što je rekao Asadi: GG; gotovo' gotovo kao da aceton drži molekule TFA za ruku, izvodeći ih iz najlona, stvaranje piezoelektrične kristalne faze."
Istraživač je prvi proizveo najlonski film s jakim piezoelektričnim odzivom. Ali to ne rješava u potpunosti problem proizvodnje vlakana, jer je način proizvodnje još uvijek nespojiv s visokim vakuumom. Tako su proučavali druge načine za kontrolu brzine ekstrakcije rastvarača. Fokusirali su se na proizvodnju vlakana elektroprejanjem. U procesu elektropredanja, električno polje privlači rastvor polimera u vlakna promjera malog desetine nanometara. Visok omjer površine vlakana stvara veliku ekstrakciju otapala. stopa. Zatim je ključno uravnotežiti ovo s viskoznošću rastvora polimera i uvjetima elektrospinovanja kako drugi faktori ne bi spriječili stvaranje vlakana u dragocjenoj δ' fazi.
Istraživači su otkrili da vlakna široka oko 200 nanometara imaju GG, slatka mrlja GG; među konkurentskim faktorima. Rezultati mjerenja potencijala generiranog pod periodičnim mehaničkim udarom s frekvencijom od 8 Hz pokazuju da 200-nanometarsko δ' fazno vlakno generira 6 V, dok uže vlakno generira manje od 0,6 V zbog ovih širina. Čimbenici povezani s uskošću uzrokuju da faza koju formira vlakno nema piezoelektrični odziv.
U stvari, u širokom vlaknu od oko 1000 nm, vlakno je pregusto da bi efikasno i brzo izdvojilo rastvarač. Najlon tvori γ kristalnu fazu sa samo slabim piezoelektričnim odzivom. U debljim vlaknima, piezoelektrični odziv γ faze je loš, što se donekle kompenzira većim volumenom vlakana, što rezultira potencijalom od 4V. Međutim, 200nm δ' fazno vlakno i dalje ima prednost osjetljivijeg odziva.
