多纺口结构於近场电纺的机能PVDF压电纤维研制-华冈纺织期刊.PDF

JHGT-21.1(8) (2014-03) 華岡紡織期刊 第二十一卷 第一期 ISSN 1025-9678 多紡口結構於近場電紡的機能 PVDF 壓電纖維研製 Study of functional PVDF piezoelectric fibers by means of multiple spinnerets structure using near-field electrospinning process 潘正堂, 顏仲崑, 林晏良 C. T. Pan, C. K. Yen, Y. L. Lin 國立中山大學機械與機電工程學系 Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering, National Sun Yat-sen University C. K. Yen : alden0113@ 摘要 本研究設計ㄧ新穎的多紡口電紡結構，搭配近場靜電紡絲製程技術(Near-field Electrospinning) ，達到同 時電紡多根PVDF 纖維的目標，再導入玻璃滾筒式收集方式，製作出批量綑狀且高機能的聚偏氟乙烯 (Polyvinylidene fluoride, PVDF)壓電纖維。製程中，藉由定量注射幫浦的輔助，使PVDF 溶液裝填於以 印刷電路板(Printed circuit board, PCB) 與錫球結構製作的多紡口系統結構中，施予 1.0*107 至 1.6*107V/m 的環境電場，使PVDF 液滴而形成泰勒錐狀(Taylor cone) ，其突破表面張力形成極細的PVDF 壓電纖維，並批量收集於滾動中的玻璃滾筒。從玻璃滾筒取下的PVDF 壓電纖維，藉由掃描式電子顯 微鏡(Scanning electron microscope, SEM)與微型拉伸強度測試(Microforce tensile testing)量測出本PVDF 壓電纖維具有 1.5-4.5μm 線徑及 1.21GPa 的楊氏模數，且經由X 光繞射分析儀(X-ray diffraction, XRD) 驗證，此PVDF 壓電纖維，有較高於PVDF 粉末之β 相壓電結晶結構強度(2θ=20.5 度) 。最後，將PVDF 壓電纖維兩端固定於可撓性基板的銅電極上，形成壓電特性量測裝置，其發現當結構上的壓電纖維受 到2~7 Hz 的振盪頻率時可以得到18 mV 至76 mV 電壓訊號及0.42 nA 至 1.1 nA 的電流訊號，由此可 證本研究的PVDF 壓電纖維可於低頻環境中獲取微型能量，在未來可經由編織的方式，使此纖維形成 ㄧ高機能布料，應用於自發性獵能衣物。 關鍵詞 ：多紡口結構、壓電纖維、近場靜電紡絲製程技術、聚偏氟乙烯 Abstract In this study, we improve the near-field electrospining by multi-nozzle spinnerets with a glass cylindrical collector in order to