NGHIÊN CỨU VÀ TỔNG HỢP POLYMER PPy/CNC DẪN ĐIỆN  CHO CÁC ỨNG DỤNG ĐIỆN TỬ LINH HOẠT

Đào Đức Tùng; Trần Đức Đông; Lê Đức; Vũ Thị Thao; Nguyễn Ngọc An; Bùi Đình Tú

doi:10.34238/tnu-jst.8188

NGHIÊN CỨU VÀ TỔNG HỢP POLYMER PPy/CNC DẪN ĐIỆN CHO CÁC ỨNG DỤNG ĐIỆN TỬ LINH HOẠT

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 22/06/23 Ngày hoàn thiện: 28/07/23 Ngày đăng: 28/07/23

Các tác giả

1. Đào Đức Tùng, Trường Đại học Công nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội
2. Trần Đức Đông, Trường Đại học Công nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội
3. Lê Đức, Trường Đại học Công nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội
4. Vũ Thị Thao, Trường Đại học Công nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội
5. Nguyễn Ngọc An , Trường Đại học Công nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội
6. Bùi Đình Tú, Trường Đại học Công nghệ - ĐH Quốc gia Hà Nội

Tóm tắt

Polymer dẫn điện là hợp chất có khả năng dẫn điện và đàn hồi, với nhiều ứng dụng trong nghiên cứu và chế tạo các thiết bị cảm biến mềm, rô bốt mềm. Để chế tạo polymer dẫn, cần sử dụng polymer dẫn điện kết hợp với vật liệu nền và dạng thức kết hợp vật liệu phù hợp. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã kết hợp polymer dẫn polypyrrole (PPy) với vật liệu nền là nanocellulose tinh thể (CNC) và chế tạo thành công vật liệu composite ở dạng hydrogel có khả năng dẫn điện, đàn hồi. Thí nghiệm kiểm tra được tiến hành để giám sát quá trình tổng hợp và xác nhận đặc tính của vật liệu. Sự tạo thành của CNC đã được kiểm chứng bằng cách sử dụng phương pháp tán xạ ánh sáng động, và kính hiển vi điện tử. Đường kính hạt CNC thu được nằm trong khoảng 50-650 nm. Tính chất dẫn điện của hydrogel được minh chứng thông qua việc chế tạo và khảo sát một cảm biến đo biến dạng. Thí nghiệm đồng thời cho thấy vật liệu có tiềm năng ứng dụng trong chế tạo cảm biến đo biến dạng, cảm biến lực và các ứng dụng điện tử đàn hồi, v.v.

Từ khóa

Polymer dẫn điện; Polypyrrole; Hydrogel; Nanocellulose tinh thể; Cảm biến linh hoạt

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] G. Lu, S. Fu, and Y. Xu, “Design and Experimental Research of Robot Finger Sliding Tactile Sensor Based on FBG,” Sensors (Basel), vol. 22, no. 21, 2022, Art. no. 8390.

[2] Y. Yan, G. Yang, J. L. Xu, M. Zhang, C. C. Kuo, and S. D. Wang, “Conducting polymer-inorganic nanocomposite-based gas sensors: a review,” Science and Technology of Advanced Materials, vol. 21, no. 1, pp. 768-786, 2020.

[3] S. A Fraser and W. E van Zyl, “In situ polymerization and electrical conductivity of polypyrrole/cellulose nanocomposites using Schweizer's reagent,” RSC advances, vol. 12, no. 34, pp. 22031-22043, 2022.

[4] M. Gniadek, A. Wichowska, M. Antos-Bielska, P. Orlowski, M. Krzyzowska, and M. Donten, “Synthesis and characterization of polypyrrole and its composites coatings on flexible surface and its antibacterial properties,” Synthetic Metals, vol. 266, 2020, Art. no. 116430.

[5] Y. Shi, L. Peng, Y. Ding, Y. Zhao, and G. Yu, “Nanostructured conductive polymers for advanced energy storage,” Chemical Society Reviews, vol. 44, no. 19, pp. 6684-6696, 2015.

[6] T. H. Ngo, T. H. Nguyen, and T. M. H. Do, “Fabrication and survey properties of polyme nanocompozit on the basic of high-density polyethylene (HDPE) with multiwall carbon nano tubes (MWCNT),” (in Vietnamese), Journal of Science and Technology, vol. 2, pp. 96-101, 2019.

[7] S. Mondal, “Preparation, properties and applications of nanocellulosic materials,” Carbohydrate polymers, vol. 163, pp. 301-316, 2017.

[8] H. Youssef, “Key advances in the chemical modification of nanocelluloses,” Chemical Society Reviews, vol. 43, no. 5, pp. 1519-1542, 2014.

[9] N. C. Long, “Fabrication and characterization of graphene/polypyrrole nanocomposites,” (in Vietnamese), Vietnam Journal of Science and Technology, vol. 24, no 1A, pp. 308-314, 2016.

[10] H. Xu, L. Cui, X. Pan, Y. An, and X. Jin, “Carboxymethylcellulose-polyaniline/carbon nanotube (CMC-PANI/CNT) film as flexible and highly electrochemical active electrode for supercapacitors,” International Journal of Biological Macromolecules, vol. 219, pp. 1135-1145, 2022.

[11] X. Wu, J. Tang, Y. Duan, A. Yu, R. M. Berry, and K. C Tam, “Conductive cellulose nanocrystals with high cycling stability for supercapacitor applications,” Journal of Materials Chemistry A, vol. 2, no. 45, pp. 19268-19274, 2014.

[12] K. J. D. France, T. Hoare, and E. D. Cranston, “Review of hydrogels and aerogels containing nanocellulose,” Chemistry of Materials, vol. 29, no. 11, pp. 4609-4631, 2017.

[13] N. A. Vu, T. H. H. Vo, and V. H. Le, “Producing adsorbents of cellulose nanocrytals alginate hydrogel beads for efficient removal of dye in water,” (in Vietnamese), Dong Thap University Journal of Science, vol. 9, no 3, pp. 41-51, 2020.

[14] J. Tie, H. Chai, Z. Mao, L. Zhang, Y. Zhong, X. Sui, and H. Xu, “Nanocellulose-mediated transparent high strength conductive hydrogel based on in-situ formed polypyrrole nanofibrils as a multimodal sensor,” Carbohydrate Polymers, vol. 273, 2021, Art. no. 118600.

[15] K. Liu, L. Chen, L. Huang, Y. Ni, Z. Xu, S. Lin, and H. Wang, “A facile preparation strategy for conductive and magnetic agarose hydrogels with reversible restorability composed of nanofibrillated cellulose, polypyrrole, and Fe₃O₄,” Cellulose, vol. 25, pp. 4565-4575, 2018.

[16] S. Beck-Candanedo, M. Roman, and D. G Gray, “Effect of reaction conditions on the properties and behavior of wood cellulose nanocrystal suspensions,” Biomacromolecules, vol. 6, no. 2, pp. 1048-1054, 2005.

[17] P. Phanthong, G. Guan, Y. Ma, X. Hao, and A. Abudula, “Effect of ball milling on the production of nanocellulose using mild acid hydrolysis method,” Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, vol. 60, pp. 617-622, 2016.

[18] M. Seike, M. Uda, T. Suzuki, H. Minami, S. Higashimoto, T. Hirai, Y. Nakamura, and S. Fujii, “Synthesis of Polypyrrole and Its Derivatives as a Liquid Marble Stabilizer via a Solvent-Free Chemical Oxidative Polymerization Protocol,” ACS omega, vol. 7, no. 15, pp. 13010-13021, 2022.

[19] C. Wang, Z. Shen, P. Hu, T. Wang, X. Zhang, L. Liang, and K. Zhang, “Facile fabrication and characterization of high-performance Borax-PVA hydrogel,” Journal of Sol-Gel Science and Technology, vol. 1, pp. 1-11, 2022.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.8188

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ