Polyvinylidene Fluoride: Polymer for Piezoelectric and Energy Harvesting Applications!
พอลิไวนิลิดีนฟลูออไรด์ หรือ PVDF เป็นโพลีมเมอร์ชนิดหนึ่งที่โดดเด่นด้วยสมบัติพิเศษหลายประการ ซึ่งทำให้มีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมสมัยใหม่จำนวนมาก PVDF ถูกค้นพบครั้งแรกโดย K.E. Hodgson และ A.B. Rochow ในปี 1965 และตั้งแต่ช่วงเวลานั้นก็ได้รับความสนใจอย่างต่อเนื่องจากนักวิจัยและผู้ผลิต เนื่องจากสมบัติที่เหนือชั้นของมัน
สมบัติพิเศษของ PVDF
PVDF เป็นโพลีมเมอร์ półkrystaliczny ซึ่งหมายความว่าโครงสร้างโมเลกุลของมันมีทั้งส่วนที่เป็นผลึกและส่วนที่ไม่มีระเบียบ ลักษณะนี้ทำให้ PVDF มีคุณสมบัติที่โดดเด่นหลายอย่าง:
- ความแข็งแรงและความเหนียวสูง: PVDF เป็นวัสดุที่ทนทานมาก แม้ว่าจะมีน้ำหนักเบา PVDF ยังคงมีความแข็งแรงและความทนทานต่อการฉีกขาดและการเสื่อมสภาพ
- ทนต่อสารเคมี: PVDF ทนต่อการกัดกร่อนของสารเคมีหลายชนิด ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
- สมบัติพิเศษทางไฟฟ้า: PVDF เป็นวัสดุที่เป็นพีโซอิเล็กทริก ซึ่งหมายความว่าเมื่อถูกบีบอัดหรือยืดPVDF จะสร้างประจุไฟฟ้าขึ้นมา สมบัติพิเศษนี้ทำให้ PVDF มีศักยภาพในการใช้งานด้านเซ็นเซอร์และการเก็บเกี่ยวพลังงาน
- ความสามารถในการต้านทานความร้อนสูง: PVDF สามารถทนต่ออุณหภูมิได้สูงถึง 150 °C ซึ่งเป็นข้อดีที่สำคัญสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่ต้องเผชิญกับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง
การนำ PVDF ไปใช้งาน
สมบัติพิเศษของ PVDF ทำให้มีการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย ต่อไปนี้คือตัวอย่างการใช้งาน PVDF:
-
ฟิล์มสำหรับการแยกแก๊ส: PVDF ถูกนำมาใช้ในการผลิตเมมเบรนสำหรับการแยกแก๊ส เนื่องจากมีความทนทานต่อสารเคมีและสามารถแยกระหว่างโมเลกุลของแก๊สได้อย่างมีประสิทธิภาพ
-
สายไฟและสายเคเบิล: PVDF เป็นฉนวนที่优良,สามารถทนต่ออุณหภูมิสูงและทนต่อการกัดกร่อน ด้วยเหตุนี้ PVDF จึงมักถูกนำมาใช้ในการผลิตสายไฟและสายเคเบิลสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
-
เซ็นเซอร์: เนื่องจากสมบัติพีโซอิเล็กทริกของ PVDF จึงสามารถนำไปใช้ในการผลิตเซ็นเซอร์ประเภทต่างๆ เช่น เซ็นเซอร์ความดัน เซ็นเซอร์ความเร่ง และเซ็นเซอร์อุณหภูมิ
-
การเก็บเกี่ยวพลังงาน: PVDF ถูกนำมาใช้ในการสร้างอุปกรณ์สำหรับเก็บเกี่ยวพลังงานจากการสั่นสะเทือนหรือแรงกระแทก อุปกรณ์เหล่านี้สามารถนำไปใช้ในการชาร์จแบตเตอรี่แบบไร้สาย หรือในระบบเซ็นเซอร์ที่ทำงานด้วยพลังงานของตัวเอง
กระบวนการผลิต PVDF
PVDF ถูกผลิตโดยการโพลีมเมอไรเซชั่นของโมโนเมอร์ไวนิลิดีนฟลูออไรด์ (VDF) ซึ่งเป็นสารประกอบที่มีโครงสร้างคล้ายกับเอธิลีน มีวิธีการผลิต PVDF หลายอย่าง แต่ที่นิยมใช้กันมากที่สุดคือ:
-
โพลีมเมอไรเซชั่นแบบ悬浮:
กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการโพลีมเมอไรเซชั่นของ VDF ในตัวกลางที่เป็นของเหลว เช่น น้ำ
-
โพลีมเมอไรเซชั่นแบบละลาย:
กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการโพลีมเมอไรเซชั่นของ VDF ในตัวทำละลายอินทรีย์
-
โพลีมเมอไรเซชั่นแบบแก๊ส:
กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการโพลีมเมอไรเซชั่นของ VDF ในเฟสก๊าซ
หลังจากเสร็จสิ้นกระบวนการโพลีมเมอไรเซชั่น PVDF จะถูกแปรรูปเป็นรูปทรงที่ต้องการ เช่น ฟิล์ม เส้นใย หรือแผ่น
อนาคตของ PVDF
PVDF เป็นวัสดุที่มีศักยภาพสูงสำหรับการใช้งานในอนาคต เนื่องจากสมบัติพิเศษและความสามารถในการปรับแต่งได้หลากหลาย
- การพัฒนาอุปกรณ์เซ็นเซอร์ที่ล้ำหน้า: PVDF จะมีบทบาทสำคัญในการพัฒนานวัตกรรมด้านเซ็นเซอร์ เช่น เซ็นเซอร์สำหรับการตรวจจับแก๊สที่เป็นอันตราย เซ็นเซอร์ความดันที่มีความแม่นยำสูง
- การเก็บเกี่ยวพลังงานจากแหล่ง inexhaustible : PVDF จะถูกนำมาใช้ในการพัฒนาอุปกรณ์ที่สามารถเก็บเกี่ยวพลังงานจากการเคลื่อนไหว เช่น การเดิน การวิ่ง หรือการสั่นสะเทือนของเครื่องจักร
PVDF เป็นโพลีเมอร์ที่มีความสำคัญอย่างมาก และจะยังคงมีบทบาทที่เพิ่มขึ้นในอุตสาหกรรมต่างๆ ในอนาคต