Poli(viniliden florür) (PVDF), piezoelektriği, termal kararlılığı ve mekanik dayanımı nedeniyle biyomedikal, elektronik ve enerji uygulamalarında kullanılan yüksek performanslı bir polimerdir. Bu özellikler, polimerin çeşitli polimorfik fazlara, en önemlisi de elektroaktif beta-faza kristalleşebilme yeteneğiyle yakından ilişkilidir. Bu çalışma, kullanılmış PVDF çubuklarının geri dönüştürülmesi, malzemenin DMF içinde çözülmesi ve kontrollü sıcaklıklarda deiyonize suya çöktürülmesi yoluyla beta-fazı açısından zengin PVDF granülleri üretmek için sürdürülebilir bir yöntem önermektedir. Çöktürme sıcaklığı ve PVDF konsantrasyonu dahil olmak üzere proses koşulları, beta-faz oluşumu üzerindeki etkileri açısından sistematik olarak incelenmiştir. Ek olarak, seramik dolgu maddeleri olan Stronsiyum Titanat (SrTiO3) ve Nikel Ferrit (NiFe2O4)'in faz bileşimi üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir. Elektroaktif beta-faz ve polar olmayan alfa-fazın göreceli içeriğini nicel olarak belirlemek için Fourier Dönüşümlü Kızılötesi (FTIR) Spektroskopisi kullanılmıştır. Sonuçlar, düşük çöktürme sıcaklıklarının (0°C) ve daha yüksek PVDF konsantrasyonlarının (1:10 PVDF/DMF oranı) beta-faz oluşumunu önemli ölçüde artırdığını ve 0°C'de beta/alfa oranlarının genellikle 0,90'ı aştığını göstermektedir. Ayrıca, NiFe2O4 dolgu maddeleri, özellikle 0°C'de beta-faz kristalleşmesini önemli ölçüde teşvik etmiş ve %60 yükleme için beta/alfa oranlarını ~1,0'a kadar çıkarmıştır. Buna karşılık, SrTiO3 dolgu maddeleri beta-faz oluşumunu baskılamıştır. Bu ileri dönüşüm (upcycling) yaklaşımı, yalnızca atık değerlendirmeye katkıda bulunmakla kalmaz, aynı zamanda piezoelektrik uygulamalar için fonksiyonel malzemelerin geliştirilmesini de mümkün kılar.
Polyvinylidene fluoride (PVDF) is a high-performance polymer utilized in biomedical, electronic, and energy applications due to its piezoelectricity, thermal stability, and mechanical strength. These properties are closely linked to its ability to crystallize into several polymorphic phases, most importantly, the electroactive beta-phase. This study proposes a sustainable method to fabricate beta-phase-rich PVDF granules by recycling used PVDF rods, dissolving the material in DMF, and precipitating it into deionized water at controlled temperatures. The process conditions, including precipitation temperature and PVDF concentration, were systematically investigated for their effect on beta-phase formation. Additionally, the influence of ceramic fillers, Strontium Titanate (SrTiO₃) and Nickel Ferrite (NiFe₂O₄), on phase composition was evaluated. Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy was used to quantify the relative content of the electroactive beta-phase and the non-polar alpha-phase. The results indicate that low precipitation temperatures (0°C) and higher PVDF concentrations (1:10 PVDF/DMF ratio) significantly enhance beta-phase formation, with beta/alpha ratios often exceeding 0.90 at 0°C. Furthermore, NiFe₂O₄ fillers considerably promoted beta-phase crystallization, especially at 0°C, achieving beta/alpha ratios up to ~1.0 for 60% loading. In contrast, SrTiO₃ fillers suppressed beta-phase formation. This upcycling approach not only contributes to waste valorization but also enables the development of functional materials for piezoelectric applications.
| Birincil Dil | İngilizce |
|---|---|
| Konular | Analitik Kimya (Diğer) |
| Bölüm | Araştırma Makalesi |
| Yazarlar | |
| Gönderilme Tarihi | 8 Ağustos 2025 |
| Kabul Tarihi | 12 Kasım 2025 |
| Yayımlanma Tarihi | 31 Ocak 2026 |
| Yayımlandığı Sayı | Yıl 2026 Cilt: 8 Sayı: 1 |