Produzione e sviluppo di membrane nanofibrose per energy harvesting e sensing

L’innovazione cui mira la tesi, e le conseguenti prove effettuate, è quella di abbandonare l’idea di un’esecuzione di un processo di elettrofilatura convenzionale e di spingersi verso “condizioni estreme” di setup, quali distanze ravvicinate e campi elettrici molto elevati al fine di ottenere una polarizzazione del materiale direttamente in fase di realizzazione del provino, evitando così la necessità di un post-trattamento. Al fine di valutare le migliori condizioni operative del processo di elettrofilatura si è dapprima provveduto alla simulazione del setup sperimentale attraverso un software agli elementi finiti con fisica elettrostatica. Il primo step sperimentale ha visto la caratterizzazione della migliore soluzione polimerica (miscela di solvente e polimero) per una buona filatura, variando e combinando tra loro diverse tipologie di solventi con diverse percentuali in peso/volume di polimero. Successivamente si è valutato il materiale da utilizzare per la deposizione in matrice tramite processo di spin coating delle nanofibre filate, affinchè avesse una buona interazione con la membrana e al tempo stesso caratteristiche termiche, meccaniche, ed elettriche elevate. Prima di analizzare la risposta delle membrane sono stati effettuati diversi cicli di scarica in temperatura, per assicurare la rimozione di eventuali cariche elettrostatiche dovute al processo di produzione stesso. È stata dunque analizzata la risposta in tensione dei provini all’oscilloscopio mediante sollecitazioni meccaniche di tipo impulsivo, sia “a vuoto”, sia in seguito all’applicazione di carichi diversi tramite misura a quattro morsetti. È stata tracciata la curva di potenza al variare dei carichi e sono state svolte ulteriori prove dinamiche tramite applicazioni di carichi controllati in forza e frequenza, valutando anche in queste condizioni il carico ottimale.