Radiazione gamma

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 12385 (2023) Citare questo articolo

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Un film nanocomposito flessibile a base di alcol polivinilico (PVA), nanoparticelle d'argento e titanato di calcio (CaTiO3) è stato sintetizzato utilizzando la riduzione indotta da radiazioni gamma. Sono stati studiati la conduttività elettrica strutturale, ottica, CC, il modulo elettrico e le proprietà dielettriche dipendenti dalla temperatura della pellicola nanocomposita PVA/Ag/CaTiO3. Il modello XRD ha dimostrato la riuscita della preparazione del film nanocomposito. Inoltre, all’aumentare della temperatura, le dimensioni medie dei cristalliti delle nanoparticelle di CaTiO3 e Ag diminuiscono rispettivamente da 19,8 a 9,7 nm e da 25 a 14,8 nm. Inoltre, il gap della banda ottica è aumentato da 5,75 a 5,84 eV con l'aumento della temperatura. La stabilità termica è migliorata e il comportamento del semiconduttore per il film nanocomposito PVA/Ag/CaTiO3 è confermato dall'energia di attivazione termica ΔE con valori nell'intervallo 0,11–0,8 eV. Inoltre, il valore massimo della barriera Wm è stato riscontrato pari a 0,29 eV. La pellicola nanocomposita PVA/Ag/CaTiO3 mostra un arco semicircolare originato dai contributi ai bordi dei grani del materiale per tutte le temperature. La conduttività elettrica CC e le proprietà dielettriche della pellicola nanocomposita PVA/Ag/CaTiO3 possono essere adatte per dispositivi elettronici flessibili come chip elettronici, optoelettronica e applicazioni di accumulo di energia.

È noto che la miscelazione di polimeri e nanomateriali genera insolite interazioni molecolari essenziali per migliorare le proprietà complessive del sistema1. I nanocompositi polimerici hanno suscitato grande interesse grazie alle loro proprietà uniche, che consentono loro di essere utilizzati in applicazioni specifiche come lo stoccaggio di energia e i dispositivi optoelettronici. Di solito, i polimeri vengono utilizzati come materiale ospite per le nanoparticelle NP. L'aggiunta di NP nella matrice polimerica migliora le proprietà del polimero, poiché migliorano significativamente le caratteristiche dei nanocompositi polimerici rispetto al polimero originale, grazie al loro elevato rapporto superficie-volume2.

L'alcol polivinilico (PVA) è emerso come uno dei materiali polimerici più efficienti e ampiamente utilizzati; è stato utilizzato in numerose applicazioni tecnologiche come l'incapsulamento di dispositivi fotovoltaici, sensori, rivestimenti elettronici per la riduzione del rumore, sistemi di somministrazione di farmaci e fibre di rinforzo nel cemento, ecc. L'ampia gamma di applicazioni del PVA è dovuta alle sue notevoli proprietà come basso costo, buona capacità filmogena, elevata resistenza alla trazione, flessibilità, eccellente resistenza chimica e solubilità in acqua3,4. Grazie alla sua facilità di lavorazione e stabilità chimica, il PVA è ampiamente utilizzato per fabbricare vari compositi polimerici5,6,7,8.

Recentemente, i materiali perovskiti con formula generale ABO3 hanno suscitato un notevole interesse nella ricerca. A causa delle loro diverse proprietà fisiche, come flessibilità strutturale, band gap sintonizzabile, produzione a basso costo, mobilità degli elettroni ed elevata stabilità termica9, i materiali perovskite sono stati ampiamente utilizzati in diverse applicazioni come dispositivi fotovoltaici, batterie, fotorilevatori, dispositivi di rilevamento, diodi emettitori di luce, celle a combustibile e fotocatalisi4. Molti studi precedenti hanno evidenziato le proprietà e le applicazioni di diversi materiali perovskiti come SrZrO3, SrRuO3, CaGeO3, PbTiO3, SrTiO3, BaTiO3, GdFeO3 e CaTiO310,11. Tra queste perovskiti, il titanato di calcio (CaTiO3), ha guadagnato molto interesse per le sue notevoli proprietà di attività optoelettronica, ferroelettrica e fotocatalitica12. Il titanato di calcio CaTiO3 è un semiconduttore di tipo n13 con struttura perovskite; possiede eccellenti caratteristiche, quali abbondanza terrestre e atossicità dei suoi elementi costituenti, costo contenuto, elevata costante dielettrica, facilità di sintesi ed elevata stabilità chimica14. Sono stati segnalati diversi metodi per preparare CaTiO3, come la reazione allo stato solido15, la coprecipitazione16, la macinazione meccano-chimica, sol-gel17 e il processo idrotermale18.