Исследование влияния восстановленного оксида графена на пьезоэлектрические свойства микропилларсов на основе поливинилиденфторида

Парий, Игорь Олегович Научно-образовательный центр Б.П. Вейнберга (НОЦ Б.П. Вейнберга)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Работа посвящена исследованию микропилларсов из поливинилиденфторида с наполнителем и без него, полученных методом микроимпринтинга поверхности полимера с помощью штампа-пластика на основе полидиметилсилоксана и дальнейшей обработки. Восстановленный оксид графена использован в качестве наполнителяя. В ходе работы были использованы следующие методы исследований: сканирующая электронная микроскопия, дифференциальная сканирующая калориметрия, инфракрасная спектроскопия, пьезо-силовая микроскопия.

Введение ……………………………………………………………………………………………………… 12
1 Пьезоэлектрические свойства поливинилиденфторида ………………………………. 15
1.1 Пьезоэлектричество …………………………………………………………………………….. 15
1.2 Физические основы пьезоэлектрического эффекта ………………………………. 15
1.3 Пьезоэлектрические материалы …………………………………………………………… 17
1.4 Применение пьезоэффекта …………………………………………………………………… 22
1.5 Поливинилиденфторид и его пьезоэлектрические свойства ………………….. 23
2 Объекты и методы исследования ………………………………………………………………. 27
2.1 Подготовка микропилларсов ……………………………………………………………….. 27
2.2 Методы исследования………………………………………………………………………….. 29
2.2.1 Сканирующая электронная микроскопия ……………………………………….. 29
2.2.2 Дифференциальная сканирующая калориметрия…………………………….. 30
2.2.3 Инфракрасная спектроскопия…………………………………………………………. 30
2.2.4 Пьезо–силовая микроскопия ………………………………………………………….. 31
3 Полученные экспериментальные результаты …………………………………………….. 38
3.1 Морфология микропилларсов ……………………………………………………………… 38
3.2 Кристалличность …………………………………………………………………………………. 40
3.3 Кристаллическая структура …………………………………………………………………. 41
3.4 Пьезоэлектрический отклик …………………………………………………………………. 43
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……. 51
4.1 Предпроектный анализ ………………………………………………………………………… 51
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………. 51
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения …………………………………………. 52
4.1.3 SWOT–анализ ………………………………………………………………………………… 55
4.2 Инициация проекта ……………………………………………………………………………… 58
4.2.1 Цели и результат проекта ……………………………………………………………….. 59
4.2.2 Организационная структура проекта ………………………………………………. 60
4.3 План проекта……………………………………………………………………………………….. 62
4.4 Бюджет научного исследования …………………………………………………………… 65
4.4.1 Сырье, материалы, покупные изделия и полуфабрикаты ………………… 65
4.4.2 Специальное оборудование для научных работ ………………………………. 66
4.4.3 Основная заработная плата …………………………………………………………….. 67
4.4.4 Дополнительная заработная плата научно–производственного
персонала ………………………………………………………………………………………………. 69
4.4.5 Отчисления на социальные нужды …………………………………………………. 70
4.4.6 Накладные расходы ……………………………………………………………………….. 70
4.5 Реестр рисков проекта …………………………………………………………………………. 72
4.6 Оценка сравнительной эффективности исследования …………………………… 73
5 Социальная ответственность …………………………………………………………………….. 78
Введение…………………………………………………………………………………………………… 78
5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов ……………………… 79
5.2 Обоснование и разработка мероприятий по снижению уровней опасного и
вредного воздействия и устранению их влияния на персонал …………………….. 80
5.2.1 Организационные мероприятия ……………………………………………………… 80
5.2.2 Организация рабочего места оператора ПЭВМ ………………………………. 81
5.2.3 Условия безопасной работы …………………………………………………………… 83
5.3 Химическая безопасность ……………………………………………………………………. 85
5.4 Экологическая безопасность………………………………………………………………… 88
5.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 90
5.5.1 Электробезопасность ……………………………………………………………………… 90
5.5.2 Пожарная и взрывная безопасность ………………………………………………… 93
Заключение ………………………………………………………………………………………………. 96
Заключение …………………………………………………………………………………………………. 97
Список публикаций ……………………………………………………………………………………… 99
Список литературы ……………………………………………………………………………………. 100
Приложение А …………………………………………………………………………………………… 109
Contents…………………………………………………………………………………………………… 110
Introduction ……………………………………………………………………………………………… 111
1 Preparation of micropillars………………………………………………………………………. 113
2 Materials and methods ……………………………………………………………………………. 116
2.1 Scanning electron microscopy ……………………………………………………………. 116
2.2 Differential Scanning Calorimetry………………………………………………………. 117
2.3 Piezoforce Microscopy ……………………………………………………………………… 119

2.1 Подготовка микропилларсов
2.2 Методы исследования

Дата выдачи задания на выполнение выпускной
квалификационной работы по линейному графику

Задание выдал руководитель:
Должность ФИО Ученая степень, Подпись Дата
звание
Директор НИЦ Сурменев Р.А. к.ф.-м.н.,
ФМиКМ доцент

Данное исследование предполагает работу с высоким напряжением и
вредными химическими веществами (ацетон, диметилформамид). Полученные
результаты раздела «Социальная ответственность» содержат в себе основные
рекомендации и указания, которые следует выполнять при разработке,
изготовлении и исследовании микроструктурированных пленок на основе
ПВДФ. Данные указания возможно в дальнейшем использовать не только при
получении пленок из ПВДФ, но также и при создании любых структур на
основе полимеров.
Заключение

В рамках данной выпускной квалификационной работы были получены
микропилларсы ПВДФ высотой 2±0,2 мкм, 19,5±1,5 мкм за период и средней
шириной 9,5±0,2 мкм с восстановленным оксидом графена методом
импринтинга. для исследования морфологии, кристаллической структуры и
пьезоэлектрических свойств использовались следующие методы:
 сканирующая электронная микроскопия;
 дифференциальная сканирующая калориметрия;
 инфракрасная спектроскопия;
 пьезосиловая микроскопия.
По результатам данного исследования выявлено усиление
пьезоэлектрического отклика микропилларсов ПВДФ, закаленных при –20 ° C,
и микропилларсов с добавлением rGO. На основании полученных результатов
исследований можно сделать следующие выводы:
 добавление rGO и закалка при –20° C не влияют на морфологию
микропилларсов;
 наличие 0.1 мас.% rGO увеличивает степень кристалличности на 15
% по сравнению с микропилларсами из чистого ПВДФ;
 добавление 0.1 мас.% rGO вызвало увеличение содержания β-фазы
в образцах на 3%;
 результаты работы дают качественное представление об усилении
пьезоэлектрического отклика микропилларсов, закаленных при –20°C, и
микропилларсов с rGO. Максимальный пьезоотклик полученных
микропилларсов ПВДФ составил 86 пм /В и 87 пм /В для закаленного чистого
образца ПВДФ и образца с 0.1 мас.% rGO, соответственно. Это значительно
выше по сравнению с |d33eff| отпечатанных ПВДФ микропилларсов (64 пм/В).
Таким образом, основной вклад в увеличение пьезоотклика вносит термическая
обработка образцов;
 пьезоэлектрические свойства усиливаются путем упорядочивания
направления доменов, которое индуцируется в микропилларсах ПВДФ без
приложения напряжения во время синтеза, что является важным
преимуществом подхода, использованного в данной работе.
Подход, использованный в данной работе, позволяет производить
прямую печать или градиентное охлаждение полученных сегнетоэлектрических
структур без каких–либо этапов последующей обработки, которые могут
ухудшить функциональные свойства ПВДФ.
Помимо исследовательской работы было проведено сравнение
экономических затрат, связанных с получением пьезоэлектриков,
представленных в данной работе и имеющихся в мире аналогов. В рамках
данного анализа на основании расчета затрат данного проекта была
произведена оценка сравнительной эффективности проекта с аналогами.
Результаты проведенного исследования могут быть использованы в
микроэлектронике.
Список публикаций

1. Ivanova A.A. et al. Poling and annealing of piezoelectric poly(vinylidene
fluoride) micropillar arrays //Materials Chemistry and Physics. Received: 30
March 2019.
2. Ivanova A.A. et al. Piezoelectric response in hybrid micropillar arrays of
poly(vinylidene fluoride) and reduced graphene oxide // Micro- and Nano-
Fabrication Approaches for Polymers. Received: 8 May 2019.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ
    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Исследование структуры и свойств биоинертных сплавов системы Ti-Nb
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Кальций-фосфатные мишени для ВЧ-магнетронного осаждения биосовместимых покрытий
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)