محققان پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی با استفاده از مواد پیرو الکتریک نانوحسگر حساس به صدا تولید کردند که قادرند این حسگر را در محدوده فرکانس‌های مختلف تنظیم کرد.

به گزارش ایسنا، دسته‌ای از مواد با نام مواد پیزوالکتریک وجود دارند که می‌توانند تغییر شکل‌ها و فشارهای مکانیکی را به جریان الکتریکی تبدیل کنند. این مواد به عنوان حسگر تغییر شکل، نیروی مکانیکی و ارتعاشات به صورت کیفی و کمی به کار گرفته می‌شوند.

از طرف دیگر مواد پیزوالکتریک در صورت اعمال جریان الکتریسیته بر آنها، قادر به تغییر شکل و تولید نیروی مکانیکی  هستند که خاصیت عکس پیزوالکتریک است.

کاربردهای متداول این خاصیت‌ها استفاده در ساخت میکروفون و بلندگو است. علاوه بر آن این مواد خاصیت پایروالکتریک را نیز از خود نشان می‌دهند. این اثر قابلیت تبدیل گرما به جریان الکتریکی را دارد که سبب استفاده‌ این مواد در کاربردهایی مانند دوربین‌های دید در شب می‌شود.

با توجه به این خاصیت محققان پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی با استفاده از این خاصیت نانو حسگر حساس به صدا را تولید کردند.

دکتر علی اکبر یوسفی، عضو هیأت علمی پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران و از محققان این طرح در این باره گفت: در این پژوهش با استفاده از دو نانوماده‌ نانورس و نانولوله کربنی و پلیمر پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF)، توانستیم طی فرایند الکتروریسی به نمدی از این نانوکامپوزیت هیبریدی دست پیدا کنیم که با تغییر درصد مواد نانو خواص جذب صوت آن در فرکانس‌های مختلف متفاوت می‌شود.

این محقق خاطرنشان کرد: پلیمر انتخاب شده برای ساخت این حسگر از پلیمرها به دلیل خاصیت پیزو و پایروالکتریک آنها بوده است.

وی با بیان اینکه حسگرهای پیزوالکتریک از نیازهای اصلی صنایع پیشرفته مانند حسگر تعیین کننده‌ مقدار تغییر شکل و مقدار نیرو در دستگاه‌های کشش مکانیکی و مقابله به ایجاد ارتعاش در هواپیما هستند، افزود: برای تهیه این حسگرها باید چندین مرحله فرایند اکستروژن، کشش سرد و پلاریزه کردن را به صورت جداگانه و با بازده کم انجام داد.

به گفته این محقق یکی از برتری‌های این طرح در این است که جهت ساخت این حسگر هردو عملیات مرسوم کشش و پلاریزه کردن حذف شدند و حسگر پیزوالکتریک تنها طی یک فرایند حاصل شد.

یوسفی قابلیت تنظیم حساسیت در محدوده‌های فرکانسی مختلف و حساسیت بالاتر نسبت به سایر نمونه‌های موجود را از دیگر ویژگی‌های ممتاز این حسگر نام برد.

عضو هیات علمی پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی با بیان اینکه این محصول در صنایع الکترونیک به عنوان حسگر صوت و گرما کاربرد دارد، یادآور شد: همچنین در حسگرهای دقیق تعیین مقدار نیرو و تغییر شکل در دستگاه‌های آزمایشگاهی کشش (Tensile) و یا در بخش‌های مختلف هواپیما برای نظارت بر عملکرد آن در حین پرواز نیز کاربردی خواهد بود. در عین حال این محصول می‌تواند به میکروفون، هیدروفون و بلندگو نیز تبدیل شود.

یوسفی همچنین اظهار کرد:‌ در این پژوهش از آزمون‌های اسپکتروسکوپی زیرقرمز و WXRD و SAXS و آزمون‌های عملکردی طراحی شده جهت بررسی خواص حسگر استفاده شده است.

این تحقیقات از سوی دکتر علی اکبر یوسفی، عضو هیأت علمی پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران و مهندس سید مصطفی حسینی، دانش‌آموخته‌ پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران اجرایی و نتایج آن در مجله‌ Organic Electronics با ضریب تأثیر 3.399 منتشر شد.