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!

    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Ксения М. Курганский Государственный Университет 2009, Юридический...
    4.8 (105 отзывов)
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитыв... Читать все
    Работаю только по книгам, учебникам, статьям и диссертациям. Никогда не использую технические способы поднятия оригинальности. Только авторские работы. Стараюсь учитывать все требования и пожелания.
    #Кандидатские #Магистерские
    213 Выполненных работ
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    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
    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 Выполненных работ
    Татьяна П.
    4.2 (6 отзывов)
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки ... Читать все
    Помогаю студентам с решением задач по ТОЭ и физике на протяжении 9 лет. Пишу диссертацию на соискание степени кандидата технических наук, имею опыт годовой стажировки в одном из крупнейших университетов Германии.
    #Кандидатские #Магистерские
    9 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)