Изучение физических механизмов влияния гидротермально осажденного ZnO покрытия на пьезо-электрические характеристики биодергадирумых полимерных скэффолдов на основе полигидро-ксибутирата

Abstract

В ходе работы были получены скэффолды из полигидроксибутирата методом электроформования. Проведено успешное осаждение покрытия оксида цинка на поверхность скэффолдов путем проведения гидротермальной реакции. Сформированное покрытие обладает гексагональной вюрцитной кристаллической структурой. Осажденное покрытие оксида цинка позволило увеличить пьезоэлектрическую d33 константу с 2,9±0,1 до 13,7±1,6 пКл/Н, а генерируемое образцами напряжение с 0,58±0,02 до 0,88±0,04 В.

Fibrous scaffolds based on biodegradable piezoelectric poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) polymers were fabricated via electrospinning. Hydrothermal deposition of zinc oxide (ZnO) on the surfaces of fibrous PHB scaffolds resulted in a homogeneous ZnO layer with a hexagonal wurtzite crystal structure that grew conformally on the porous polymeric scaffold. The piezoelectric charge coefficient d33 for pristine PHB scaffolds was 2.9±0.1 pC/N, whereas after ZnO deposition, it substantially increased to 13.7±1.6 pC/N. Moreover, the output surface electrical potential of PHB scaffolds after ZnO deposition also substantially increased from 0.58±0.02 to 0.88±0.04 V, showing enhanced electromechanical coupling in the piezoelectric nanocomposites.