Sviluppo di un materiale composito a matrice polimerica termoplastica contenente nanofibre piezoelettriche

Obiettivo della seguente tesi è stato quelli di realizzare e studiare un innovativo materiale composito termoplastico a matrice polimerica con nanofibre piezoelettriche. Il materiale inizialmente ipotizzato ed infine realizzato consta di una matrice di polietilene a bassa densità (LDPE, low density polyethilene) e di uno strato di nanofibre di PVDF-TrFE con caratteristiche piezoelettriche prodotto mediante il processo elettrofilatura. Tra la moltitudine di configurazioni analizzate, quella che ha portato ai risultati migliori consiste in uno spessore del provino di circa 200 μm, realizzato integrando due strati esterni di LDPE di 100 μm con uno strato intermedio di nanofibre, realizzate mediante elettrofilatura, tra i 90 μm e 100 μm, con un processo di riscaldamento in un forno con l’utilizzo di un sacco da vuoto. In seguito ad un’analisi qualitativa al microscopio ottico (SEM), sono state eseguite delle prove di sollecitazione meccanica impulsiva per valutare una possibile risposta piezoelettrica in seguito all’impatto di un grave. Attraverso il metodo PEA (pulsed electric acoustic) è stata rilevato un accumulo di carica negativa nella zona centrale del provino, quella occupata dalle nanofibre. I risultati derivanti dalla spettroscopia dielettrica, invece, hanno confermato la natura isolante del LDPE presente nel campione. L'analisi con il metodo calorimetrico (DSC) ha mostrato la presenza di un picco relativo alla temperatura di Curie provando come le nanofibre inglobate nel materiale siano piezoelettriche. In conclusione, il materiale prodotto può essere utile per applicazioni di sensing o isolamento elettrico ma a bassissima tensione.