PVDF를 이용한 압전 하베스팅 소자

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목차

1. PVDF
2. 압전 하베스팅
3. 에너지 하베스팅
4. 고찰 및 압전 성능을 증진시키는 방법

본문내용

1. PVDF
1.1 PVDF의 정의
PVDF는 폴리 비닐 리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride), 또는 폴리 비닐 리덴 디플루오라이드(Polyvinylidene difluoride)로써 비닐 리덴디 플루오라이드 (VDF)의 중합에 의해 생성된 매우 비반응성 순수 열가소성 플루오르 중합체이다. PVDF는 테프론(PTFE)으로 가장 잘 알려진 불소 함유 열가소성 수지 군에 속하는 재료로써, PVDF의 화학 구조로는 PVC와 유사하지만, 불소 원소로 인해 보다 안전한 화학구조를 갖는다. PVDF는 다른 플루오로 중합체에 비해, 177℃의 비교적 저융점으로 쉽게 용융공정을 가지며, 다른 플루오로 중합체에 비해 저밀도(1.78g/㎤)이다. 부분적으로 결정화된 PVDF는 유화중합(emulsion polymerization)이나 현탁 중합(suspension polymerization)에 의해 제조되고 있으며, 이러한 중합기술의 발전으로 인해 PVDF는 매우 고순도의 재료를 제조할 수 있어, 의료기기의 고순도 어플리케이션 및 반도체 산업에 이용될 수 있다. 또한, PVDF의 분자구조 및 높은 결정화도는 높은 온도 범위에서 강성이 우수한 PVDF를 제공하고 있으며, 우수한 내 화학성 재료로 넓은 범위에서 응용이 가능한 재료이다. 아울러 PVDF은 생리학적으로도 안전하고 낮은 가연성을 가지고 있으며, 높은 내 화학성 및 열 안정성 때문에, 화학 산업에서의 설치 구조 및 파이프 라인으로 사용되고 있다. 이들은 각각의 불소 함량에 따라 특성이 달라지는데, 높은 불소 비율은 PVDF의 연속 사용 온도, 난연성 및 내 화학성을 높여준다. PVDF의 여러 특성 중 내열성 및 내화학성의 성질 때문에 화학 산업의 파이프시스템에 많이 사용되고 있다.
1.2 PVDF의 공정
1.2.1 압출성형
Kynar® PVDF 제품은 압출 보조제, 윤활제 또는 열 안정제없이 높은 속도로 압출 될 수 있다. Kynar® 수지의 건조는 일반적으로 필요하지 않지만, 건조 작업을 거치게 되면 필름, 시트 및 파이프 압출 공정에서 표면 결함을 감소시켜주는 것으로 나타나 건조 작업의 여부에 따라 생산된 제품의 물성 또는 품질에 차이가 있을 수 있다.

참고 자료

BWP, “PVDF”, http://www.bwpvc.com/bbs/board.php?bo_table=data01&wr_id=20, 2020.05.27
Arkema, “PVDF 사출”, https://www.extremematerials-arkema.com/ko/product-families/kynar-pvdf-family/processing-guidelines/, 2020.05.28
[네이버 지식백과] 압전 효과 [piezo-electric effect] (화학백과)
[네이버 지식백과] 압전센서 [piezoelectric sensor] (센서용어사전, 2011. 1. 20., 손병기)
[네이버 지식백과] 압전재료 [piezoelectric material] (센서용어사전, 2011. 1. 20., 손병기)
국가환경정보센터, 압전에너지 하베스팅 기술개발 동향, 2016
한국과학기술정보연구원, 압전 결정 소자, 2009년
김효진․박지영․진규남, 하이브리드 에너지하베스팅 블록의 성능개선 및 발전성능 평가, JHI Journal, 2016