2023/02/15
Fused filament fabrication of PVDF films for piezoelectric sensing and energy harvesting applications
Tao, R.; Shi, J.; Rafiee, M.; Akbarzadeh, A.; Therriault, D. (2022). Fused filament fabrication of PVDF films for piezoelectric sensing and energy harvesting applications. Mater. Adv., 2022, 3, 4851.
Comparativement aux méthodes de fabrication traditionnelles (extrusion, moulage), la fabrication additive par dépôt de fil fondu (FFF) de matériaux piézoélectriques comme le polyfluorure de vinylidène (PVDF) est une technique simple pour concevoir des dispositifs piézoélectriques sans plomb. Nous étudions ici les effets des paramètres d’étirement et de polarisation sur l’amélioration des performances piézoélectriques des films PVDF imprimés. Les films PVDF étirés et polarisés de dimensions 40 × 20 × 0,06 mm (longueur × largeur × épaisseur) possèdent un coefficient de charge piézoélectrique (d33) de 7,29 pC N −1 et une fraction de phase β (Fβ) de 65 % à un rapport d’étirement (R) de 4 après polarisation sous un champ électrique de 30 V μm -1 . Par cette approche, le coefficient de charge piézoélectrique (d33) a été amélioré d’un facteur compris entre 10 et 100. Les films PVDF fabriqués sont capables de détecter la compression (d33) et les vibrations (d31). En connectant quatre films piézoélectriques en parallèle durant 3 min, l’énergie stockée dans le condensateur peut faire clignoter une LED. Les films PVDF piézoélectriques que nous avons fabriqués pourraient être utilisés dans les capteurs de pression et vibration ainsi que pour des applications de récupération d’énergie.