Elastic modulus of PVDF with bentonite or LiNbO3 using deformation energy

Módulo elástico de PVDF con bentonita o LiNbO3 mediante energía de deformación

El fluoruro de polivinilideno (PVDF) se valora por sus propiedades de transparencia a la luz, ligereza, flexibilidad, resistencia mecánica, estabilidad química, facilidad de procesado y bajo coste de producción. Los materiales cerámicos tienen poca resistencia mecánica y son poco procesables, pero poseen excelentes características piezoeléctricas y piroeléctricas. Las deficiencias de la cerámica pueden minimizarse combinándola con polímeros. 

En consecuencia, se utilizaron muestras de PVDF con diferentes porcentajes de bentonita o LiNbO₃ para obtener compuestos mediante "colada", y se estudió el módulo de elasticidad (E) de los compuestos utilizando un sistema especialmente diseñado. El método utilizado para obtener E tuvo en cuenta la energía de deformación y la resistencia de los materiales. Según los resultados, E disminuía con el aumento del porcentaje de bentonita y, en el caso de LiNbO₃ , para los porcentajes de 30% y 35% aumenta.

INTRODUCCIÓN

Este estudio utiliza un sistema especialmente diseñado para determinar el módulo de elasticidad (E) de la resistencia a la tracción de compuestos poliméricos. Se pueden utilizar varios métodos y técnicas para obtener E, incluyendo pruebas estáticas (tracción, torsión, flexión), pruebas dinámicas (método de frecuencia resonante), métodos de propagación de ondas (método de eco-pulso ultrasónico) y pruebas de nanoindentación. Cada método tiene ventajas y desventajas. Además, los valores medidos del módulo de Young obtenidos de estos métodos son diferentes, incluso para el mismo material de muestra. De estos métodos, el método de ultrasonido de pulso-eco es el más comúnmente utilizado. 

Esta técnica es no destructiva y no altera las propiedades físicas o químicas de la muestra, por lo que tiene un interés práctico significativo. Sin embargo, el método de ultrasonido de pulso-eco solo puede medir valores de E para una temperatura de muestra única y para tamaños bien definidos. En tales casos, se necesita información del coeficiente de Poisson para obtener E, y las dimensiones de la muestra pueden ser cruciales.

Los materiales arcillosos y poliméricos tienen características complementarias con respecto a la preparación de materiales ferroeléctricos. Estos materiales se utilizan ampliamente en las industrias de electrónica, sensores y transductores, que requieren materiales piezoeléctricos y fácil procesabilidad. Utilizamos fluoruro de polivinilideno (PVDF), que es un material transductor importante debido a su resistencia mecánica, inercia química y alta piezoelectricidad. El PVDF se utiliza en hidrófonos, materiales acústicos industriales y sensores de vibración. Dependiendo de las condiciones utilizadas para procesar el PVDF, presenta al menos cuatro fases cristalinas, conocidas como α, β, γ y δ.