Atrodo, kad nailonas yra pjezoelektrinių tekstilės medžiagų pasirinkimo medžiaga, nes nailono pagrindu sukurta tekstilės pramonė buvo labai subrendusi, be to, nailonas taip pat turi patogią pjezoelektrinių kristalų fazę. Jei jį paliesite, gausite puikų krūvį. Slėgio jutimas ir energijos surinkimas iš aplinkos judėjimo.
Tačiau nėra paprasta suformuoti nailoną į pluoštą, suteikiant jam pjezoelektrinę kristalų struktūrą. Vokietijos Makso Planko polimerų tyrimo instituto mokslininkas ir Jato Bato universiteto profesorius Kamalas Asadi paaiškino:" Tai beveik iššūkis pusę amžiaus." Naujausiame „GG“ citate; „Advanced Functional Materials GG“; ataskaitoje jis ir jo bendradarbiai aprašė, kaip jie išsprendė problemą.
Pjezoelektrinė nailono fazė yra patraukli ne tik elektroninei tekstilei, bet ir patraukli įvairiems elektroniniams prietaisams, ypač tradicinei pjezoelektrinei keramikai su dideliu trapumu. Tačiau dešimtmečius vienintelis būdas pagaminti kristalinį nailoną su stipriu pjezoelektriniu atsaku yra jį ištirpinti, greitai atvėsinti ir tada ištempti, kad kondensuotųsi į lygią δ' fazę. Gauta struktūra paprastai yra dešimčių mikronų storio, o tai yra per stora elektroninei įrangai ar elektroninėms tekstilės reikmėms.
GG egzistavimas; pjezoelektrinis elgesys" kyla iš amido grupių ant besikartojančių vienetų nailono polimero grandinėje ir sąveikos tarp jų ir amido grupių gretimose grandinėse. Kai šie amidai laisvai derina savo dipolius su elektriniu lauku, galima pasinaudoti medžiagos pjezoelektriniu efektu, kuris pirmą kartą pastebėtas dar 1980-aisiais. Tačiau tai, kas vyksta daugumoje kristalinių nailono fazių, yra tai, kad šie amidai su kitomis polimerų grandinėmis su amidais užmezga stiprius vandenilio ryšius, užfiksuodami jų pozicijas ir neleisdami jiems persiorientuoti ir išlygintis. Todėl mūsų laukia iššūkis rasti būdą, kaip sukurti fazę, kuri leistų amidui laisvai persiorientuoti neribojant morfologijos, kurią ji gamina tirpstant, atvėsinant ir tempiant.
Kai 1990 m. Dauguma pasaulio mokslinių tyrimų grupių atsisakė pastangų gaminti pjezoelektrines plėveles ar pluoštus, Asadi grupė pateko į&tekstilės inžinieriaus&studentą; „Saleem Anwar“, kuris paskatino Asadi atkreipti dėmesį į šį klausimą. . Tyrėjai pirmiausia apsvarstė pagrindinius veiksnius, kaip gaminti nailoną fazėje, pasižyminčioje stipriomis pjezoelektrinėmis savybėmis. Lydymo, aušinimo ir tempimo būdas priklauso nuo greitai atvėsinančio nailono, todėl Asadi ir Anwar bei jų bendradarbiai ištyrė, kaip pasiekti tą patį efektą ištirpinant nailoną tirpiklyje ir tada greitai ekstrahuojant tirpiklį. Tačiau tirpikliai linkę ištirpinti nailoną, atakuodami vandenilinius ryšius tarp amidų ir formuodami vandenilio jungtis savo pozicijose, todėl beveik neįmanoma atsikratyti tirpiklio.
Vieną dieną, kai Anwar naudojo acetoną valymui po eksperimento, jis pasakė Asadi keistą pastebėjimą, kad bandė naudoti trifluoracto rūgštį (TFA) kaip tirpiklį nailono plėvelės gamybai ir padarė proveržį. Perpildytas nailono tirpalas tapo skaidrus. Komanda įtarė, kad staigus skaidrumas turi reikšti reakciją, todėl tirpalui gaminti naudojo trifluoracto rūgštį ir acetoną ir bandė naudoti nailoną. Tikrai sekančią savaitę mokslininkai pasiekė norimų rezultatų.
Anwaras netyčia atrado vandenilio ryšį tarp acetono ir TFA, kuris yra vienas iš stipriausių mokslo bendruomenėje žinomų vandenilio ryšių. Todėl, kai tyrėjai tirpalą paskleidė ant didelio vakuumo pagrindo, kad išgaruotų tirpiklis, kaip sakė Asadi:"' beveik kaip acetonas laiko TFA molekules už rankos, išvesdamas jas iš nailono, sukuriant pjezoelektrinę kristalinę fazę."
Tyrėjas pirmasis pagamino nailoninę plėvelę su stipriu pjezoelektriniu atsaku. Bet tai visiškai neišsprendžia pluoštų gamybos problemos, nes gamybos būdas vis dar nesuderinamas su dideliu vakuumu. Taigi jie ištyrė kitus tirpiklio ekstrahavimo greičio reguliavimo būdus. Jie sutelkė dėmesį į pluoštų gamybą sukant elektriniu būdu. Elektros verpimo procese elektrinis laukas pritraukia polimero tirpalą į pluoštų skersmenį, kurio plotis siekia keliasdešimt nanometrų. Dėl didelio pluošto paviršiaus ploto santykio gaunamas didelis tirpiklio ekstrahavimas. norma. Tada svarbiausia yra subalansuoti tai su polimero tirpalo klampa ir elektrinio sukimo sąlygomis, kad kiti veiksniai netrukdytų pluoštams susidaryti tauriame δ' etape.
Mokslininkai nustatė, kad maždaug 200 nanometrų pločio pluoštuose yra GG; saldžiosios dėmės GG; tarp konkuruojančių veiksnių. Periodinio mechaninio smūgio, kurio dažnis yra 8 Hz, generuoto potencialo matavimo rezultatai rodo, kad 200 nanometrų δ' fazinis pluoštas sukuria 6 V, o siauresnis pluoštas dėl šių pločių sukuria mažiau nei 0,6 V. Su siaurumu susiję veiksniai lemia, kad pluošto suformuota fazė neturi pjezoelektrinės reakcijos.
Tiesą sakant, plataus pluošto maždaug 1000 nm pluoštas yra per storas, kad būtų galima efektyviai ir greitai išgauti tirpiklį. Nailonas suformuoja γ kristalinę fazę, turėdamas tik silpną pjezoelektrinę reakciją. Storesnėse skaidulose γ fazės pjezoelektrinis atsakas yra prastas, kurį tam tikru mastu kompensuoja didesnis pluošto tūris, dėl kurio susidaro 4 V potencialas. Tačiau 200nm δ' fazinis pluoštas vis tiek turi jautresnio atsako pranašumą.
