مقداد کمالی مقدم

مواد پیزوالکتریک به دلیل قابلیت تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و بالعکس، توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند و کاربرد آن‌ها در حسگرها و برداشت انرژی بسیار ارزشمند است. در این تحقیق، لایه‌های پیزوالکتریک بر پایه پلی لاکتیک اسید (PLA) و PLA ترکیب شده با نانوذرات اکسید روی (PLA/ZnO) ساخته شدند. به منظور بررسی اثر غلظت نانوذرات بر خواص نهایی لایه تهیه شده، از غلظت‌های مختلف اکسید روی (5، 10، 15، 20 و 40 درصد وزنی) در ساختار PLA استفاده شد. پاسخ پیزوالکتریک لایه‌ها با استفاده از تست الکترومکانیکی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد بارگذاری نانوذرات اکسیدروی به طور قابل‌توجهی عملکرد پیزوالکتریک لایه‌های PLA را افزایش می‌دهد. بالاترین عملکرد پیزوالکتریک در لایه‌های کامپوزیت PLA/ZnO با 20 درصد وزنی مشاهده شد. مورفولوژی لایه‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، توزیع یکنواخت نانوذرات اکسید روی در ماتریس PLA را نشان داد. برای PLA خالص، قله‌های مشخصه مربوط به ساختار بلوری α مشاهده شد که نشان‌دهنده ماهیت نیمه بلوری آن است. گسترش قله‌ها به وجود مناطق بی‌شکل در ماده نسبت داده شد. ترکیب نانوذرات ZnO در PLA منجر به ظهور پیک‌های اضافی مربوط به ساختار بلور ZnO شد. وجود نانوذرات ZnO در لایه‌های PLA منجر به بهبود خواص پیزوالکتریک شد و این فیلم‌های پیزوالکتریک را گزینه جذابی برای دستگاه‌های مختلف حسگر و برداشت انرژی کرد. این مطالعه نتایج ارزشمندی را در مورد توسعه مواد پیزوالکتریک سازگار با محیط زیست و پایدار با پتانسیل قابل توجهی برای پیشرفت‌های فناوری آینده ارائه می‌دهد.