Екологічно безпечні п’єзо/сегнетоелектричні гнучкі нанокомпозити для перетворення механічного навантаження в світлову та електричну енергію

Об’єкт дослідження: п’єзо/сегнетоелектричні гнучкі нанокомпозити. Мета роботи: Розробка п’єзоелектричних гнучких
екологічно безпечних («зелених») гібридних композитів, які реагують на зовнішні механічні навантаження двома різними
типами сигналів: п’єзоелектричний (PzE) та механолюмінесцентний (ML). Методи дослідження: структурні, оптичні,
електричні, механічні та теплофізичні дослідження. Визначено характеристики виготовлених серій бінарних композитів
із різним співвідношенням вмісту компонентів (целюлоза - оксид; целюлоза - вуглецеві нанотрубки), гібридних
композитів (целюлоза – оксид –ВНТ) та серії папероподібних (на основі целюлози та наноцелюлози) гнучких бінарних та
гібридних композитів в кількості. З’ясовано залежності оптико-люмінесцентних, діелектричних характеристик і міцності
на розрив від вмісту компонентів. З’ясовано позитивний вплив зростання вмісту: оксиду – до 23 мас.% – на інтенсивність
фотолюмінесценції, наноцелюлози - до 5 мас. %, і ВНТ – до 3 об. % – на міцність таких композитів. Міцність композитів,
однак, падає при концентраціях оксиду вище 23 мас. %, а інтенсивність ФЛ падає при додаванні ВНТ. Склад композиту
(0,5 мас.% НЦ, 0,5 мас.% ВНТ, 20 мас.% Оксид) було визначено як оптимальний. Експериментальним шляхом визначено
діелектричні – діелектрична проникливість - та п’єзоелектричні (PzE) – п’єзомодуль (d11) і коефіцієнт електромеханічного
зв’язку (k11) характеристики виготовлених оксидних компонентів, 3 серій композитів тa 2 типів еталонів: порошок BaTiO3-
тетрагональний та полімерна плівка полівініліденфториду (PVDF). З’ясовано, що оптимальними за PzE відгуком є склади:
1) в серіях різних люмінесцентних оксидних компонентів: Bi3.96Pr0.04Ti3O12; PbZr0.4Ti0.6O3:1 ат% Pr та
Bi2.985Pr0.015TiNbO9; 2) в серії папероподібних композитів: 0,5 мас.% НЦ +30 мас.% SAOED + 0,3 мас.% ВНТ; 3) в серії
папероподібних композитів із вмонтованими стрічками PVDF: 0,5 мас.% НЦ +30 мас.% SAOED + 0,3 мас.% ВНТ;