p Uma série de nanotubos de polímero piezoelétricos ocos cultivados por pesquisadores do A * STAR podem ser usados ​​como um sensor acústico extremamente sensível. p Os tubos são feitos de um polímero piezoelétrico chamado poli (fluoreto de vinilideno-co-trifluoroetileno), ou P (VDF-TrFE) - ao qual a aplicação de uma voltagem causa uma mudança de forma; por outro lado, o polímero gera uma voltagem quando é pressionado ou torcido. Os polímeros piezoelétricos são consideravelmente mais flexíveis do que outros materiais piezoelétricos, e são altamente responsivos à pressão.

p A formação de materiais piezoelétricos em nanotubos pode melhorar suas propriedades, mas os nanotubos de polímero flexíveis tendem a se agregar em feixes.

p Kui Yao e colegas do Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais, e a Universidade Nacional de Cingapura, desenvolveram agora um método para criar matrizes verticais de nanotubos ocos de P (VDF-TrFE), aumentando significativamente suas capacidades piezoelétricas. "Pela primeira vez, demonstramos desempenho piezoelétrico aprimorado em uma matriz de nanotubos P (VDF-TrFE) de alta qualidade, "diz Yao.

p A equipe primeiro fez um modelo - uma folha fina de alumina anodizada com poros verticais de até 4 micrômetros de profundidade e 350 nanômetros de largura - e adicionou um revestimento de P (VDF-TrFE). O aquecimento a 250 graus Celsius derreteu o polímero nos poros, revestindo suas paredes. Eles repetiram o ciclo 15 vezes para criar um revestimento de polímero com 60 nanômetros de espessura.

p Eles cobriram o modelo carregado de polímero com um eletrodo de ouro fino, em seguida, inverteu a estrutura e montou-a em um substrato de vidro. Eles usaram um ácido para remover parte da alumina, expor as pontas dos nanotubos de polímero oco no interior (ver imagem), e os cobriu com outro eletrodo de ouro.

p A difração de raios-X e a espectrometria de infravermelho revelaram que a polarização elétrica do polímero estava alinhada com o eixo do nanotubo, o que aumentou a polarização geral nessa direção em 1,5 vezes. "O mecanismo dominante para o desempenho piezoelétrico aprimorado é baseado nesta orientação molecular única e na estrutura do nanotubo, "diz Yao.

p Os pesquisadores descobriram que uma voltagem alternada mudou a cepa dos nanotubos quase duas vezes mais do que um filme P padrão (VDF-TrFE). Eles também levantaram a hipótese de que a aplicação de uma pequena tensão na estrutura poderia produzir uma tensão muitas vezes maior do que os materiais piezoelétricos convencionais, e mais de três vezes maior do que um filme de polímero piezoelétrico padrão. "Esses são indicadores importantes do desempenho de um material piezoelétrico para aplicações eletromecânicas, como coletores de energia, sensores e transdutores, "diz Yao." Agora estamos trabalhando para a demonstração de sensores acústicos usando a matriz de nanotubos P (VDF-TrFE), com maior sensibilidade em comparação com filmes piezoelétricos convencionais. "