Nanostrukturalny włóknisty materiał kompozytowy o osnowie polimerowej z fazą wzmacniającą oraz sposób jego wytwarzania

Przedmiotem wynalazku są innowacyjne w skali świata nanostrukturalne materiały kompozytowe o osnowie ceramicznej oraz sposób ich wytwarzania, których wzmocnienie stanowią nanodruty jodosiarczku antymonu (SbSI) cechujące się silnie sprzężonymi własnościami ferroelektrycznymi oraz półprzewodnikowymi. Sposób otrzymywania nanostrukturalnego materiału kompozytowego według wynalazku umożliwia uzyskanie nanostrukturalnych włóknistych materiałów kompozytowych PVP/nanodruty SbSI oraz PAN/nanodruty SbSI. Tak otrzymane nano/mikro włókna kompozytowe charakteryzują się bardzo dobrymi własnościami piezoelektrycznymi, oraz zmienną przewodnością prądu elektrycznego (materiał półprzewodnikowy lub dielektryczny), dzięki czemu posiadają szerokie spektrum aplikacyjne w dziedzinie przemysłu wysokich technologii ze szczególnym uwzględnieniem przemysłu elektronicznego tzn. do budowy nanogeneratorów posiadających wysoką skuteczność przekształcania energii mechanicznej na energię elektryczną.

Przeprowadzona analiza morfologii i struktury badanych materiałów kompozytowych wykazała równomierną dyspersję nanodrutów SbSI w osnowie polimerowej co świadczy o bardzo dobrze przeprowadzonej optymalizacji i doborze parametrów procesu elektroprzędzenia, co ponadto skutkowało brakiem defektów strukturalnych nanowłókien w postaci tzw. koralików, co ma kluczowe znaczenie w przypadku przyszłych zastosowań aplikacyjnych tego typu materiałów. Przeprowadzone po raz pierwszy na świecie badania własności optycznych nanowłókien PAN/SbSI wykazały, że materiał ten cechuje się przerwą energetyczną rzędu Eg=1,94 eV, co w połączeniu z silnie sprzężonymi własnościami ferroelektrycznymi oraz półprzewodnikowymi kryształów SbSI świadczy o szerokich możliwościach aplikacyjnych nowoopracowanych nanowłókien kompozytowych, ze szczególnym uwzględnieniem wykorzystania tego typu materiałów do produkcji nanogeneratorów nowej generacji. Ponadto opracowane materiały stanowiące przedmiot zgłoszenia patentowego, tj. nanowłókna polimerowe z wypełnieniem w postaci materiałów ferroelektrycznych i/lub piezoelektrycznych cieszą się coraz większą popularnością w środowisku badawczym ze względu na ich ogromny potencjał dla wielu zastosowań technologicznych, w tym np. do produkcji urządzeń magazynujących energię, przetworników wysokich częstotliwości, wszczepianych biosensorów, absorberów drgań i kompozytowych czujników siły.

- poprawa jakości
- wzrost wydajności
- ograniczenie energochłonności
- zgodność z normami
- wprowadzenie nowego produktu/usługi

Innowacyjne w skali świata włókniste nanokompozyty polimerowe; Nanokompozyty o specjalnych własnościach ferroelektrycznych oraz półprzewodnikowych; Włókniste maty z nanowłókien typu polimer/nanodruty jodosiarczku antymonu; Kompozyty posiadające wysoką skuteczność przekształcania energii mechanicznej na energię elektryczną

Osiągnięty cel badawczy przedstawiony w zgłoszeniu patentowym bezpośrednio wpisuje się w badania prowadzone aktualnie na całym świecie, dotyczące wytwarzania i badania innowacyjnych materiałów nanostrukturalnych stanowiących półprodukt dla wysokowydajnych nanogeneratorów, przekształcających energię mechaniczna w prąd elektryczny. Przeprowadzone optymalizacje procesu elektroprzędzenia, przyczyniły się do opracowania pierwszych na świecie materiałów nanokompozytowych, w postaci nanowłókien polimerowych wzmocnionych nanodrutami jodosiarczku antymonu zdyspergowanymi równolegle do ich długości, charakteryzujących się bardzo dużym współczynnikiem piezoelektrycznym oraz sprzężeniem elektromechanicznym. Zbudowanie pierwszego prototypu nanogeneratora na bazie wytworzonej kompozytowej włókniny PAN/SbSI oraz wstępne badania jego współczynnika elektromechanicznego wskazują na lepsze wyniki w porównaniu do wyników prezentowanych przez czołowe jednostki naukowo-badawcze Stanów Zjednoczonych, przy jednoczesnym zachowaniu niższych kosztów produkcji półproduktów. Ponadto zastosowanie materiałów obojętnych dla organizmów żywych , do których należą zarówno zastosowane polimery jak i sama faza wzmacniająca, pozwolą w przyszłości na wykorzystanie m.in. bicia ludzkiego serca w celu zasilania nanogeneratora wszczepionego w klatce piersiowej człowieka, co pozwoli na zasilanie osobistych przenośnych urządzeń elektronicznych.

- Energia
- Przemysł - Automatyka i Robotyka
- Przemysł - Produkcja przemysłowa
- Przemysł lotniczy
- Przemysł materiałowy
- Przemysł górniczy
- Elektronika, mikroelektronika

- zakończone badania
- technologia gotowa do zastosowania

- Twórca jest zainteresowany nawiązaniem współpracy w celu dalszych badań nad wynalazkiem
- Twórca jest zainteresowany wdrożeniem wynalazku
- Twórca wyraża zgodę na udział w Spotkaniu Brokerskim
- Twórca jest zainteresowany zbyciem praw majątkowych do wynalazku

- instytut naukowo - badawczy, uniwersytet
- ośrodek transferu technologii
- przemysł
- usługi