Poly(vinylidenefluoride trifluoroethylene), P(VDF-TrFE) is one of the well-known ferroelectric polymers for its high spontaneous polarization. Since it has easy processability of various shapes and adequate flexibility, P(VDF-TrFE) has been in focus as applications in sensors, actuators, and energy harvesters. However, this polymer generates much lower electric power than ferroelectric ceramics. We fabricate a carbon nanotube CNT/P(VDF-TrFE) nanocomposite thick film and Ag/P(VDF-TrFE) nanocomposite thick film in order to increase the electric output power. Thick film is fabricated by tape casting method on the ITO/PEN substrate. The various concentrations of CNTs and Ag NPs are added to each polymer film to determine the effects of CNT and Ag nanocomposite to the films. Adding adequate amount of CNT leads ferroelectric polymer to have more beta phase crystalline, remnant polarization and higher piezoelectric coefficient. Ag NPs, on the other hand, hindered to have beta phase crystalline. However, appropriate concentration of Ag NPs increased remnant polarization values, piezoelectric coefficient and output voltage values as well. These films could work as an advanced energy harvester having flexible and transparent properties as well as higher energy conversion efficiency.
P(VDF-TrFE)는 내부에 자발분극을 가지고 있는 물질로 강유전 특성이 강한 고분자이다. 다양한 모양의 제조가 가능하고 유연한 성질을 가지고 있기 때문에 P(VDF-TrFE)를 이용하여 센서, 액추에이터, 에너지 하베스팅과 같은 다양한 분야에 응용되고 있다. 그러나 강유전 고분자는 강유전 세라믹에 비해 외부 기계적 에너지에 의해 출력되는 전기 에너지 양이 적다는 단점을 가지고 있다. 따라서 이 단점을 해결하기 위한 방안으로 P(VDF-TrFE) 고분자 내부에 탄소나노튜브(CNT)와 은나노 입자를 이용하여 CNT/P(VDF-TrFE)와 Ag/P(VDF-TrFE) 나노 복합체 후막을 제조하여 특성평가를 진행하였다. 후막은 ITO/PEN 기판 위에 테이프 캐스팅 방법을 이용하여 제조하였고, 다양한 농도의 CNT와 은나노 입자를 분산시켜 나노 복합체의 효과를 확인하였다. 적절한 양의 CNT 첨가는 필름 내부에 강유전 특성을 가지는 베타상의 양을 증가시키고, 필름의 잔류 분극 값과 압전 계수 값이 증가하는 것을 확인하였다. 반면, 적절 양의 은나노 입자의 첨가는 필름 내부의 베타상 변화에는 큰 영향을 미치지 못했지만, 잔류 분극 값과 압전 계수 값이 증가하는 것을 볼 수 있었다. 또한, Ag/P(VDF-TrFE) 후막을 이용하여 에너지 하베스팅 소자를 제작 하였을 때, 은나노 입자가 첨가되지 않은 후막에 비해 출력되는 전압과 전력량이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이 연구는 유연하고 투명한 특성과 동시에 향상된 에너지 변환 효율을 가지는 에너지 하베스팅 소자 제작에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
