지구에서 가장 풍부한 지속가능한 물질인 셀룰로오스는 우수한 기계적 및 물리적 특성, 높은 광학 투명성, 생체적합성, 그리고 압전성을 지닌다. 따라서 향후 재료로서의 가능성이 많으며, 많은 연구자들이 그 응용에 관심을 가지고 있다. 본 논문에서는 셀룰로오스 나노섬유(CNF)와 CNF/폴리비닐알코올(PVA) 필름을 제조하고, 이들의 진동 에너지 수확을 연구하였다. CNF는 화학적 및 물리적 방법으로 분리하였으며, CNF 현탁액을 평탄한 기판 위에 캐스팅하여 필름을 제작하였다. 캐스팅한 CNF 습윤 필름을 5 테슬라 초전도 자석에 7일 동안 보관한 결과, 자기장에 수직한 방향으로 CNF 배열이 형성되었다. CNF 필름의 기계적 특성을 더 향상시키기 위해 기계적 연신을 적용하였다. CNF 현탁액을 PVA와 혼합하여 필름의 인성을 확보하였다. 캐스팅한 CNF/PVA 습윤 필름을 기계적으로 연신한 후 건조하였으며, 이는 CNF 배열을 개선하였다. 제조된 CNF 및 CNF/PVA 필름은 주사전자현미경 및 X선 회절을 사용하여 배열을 검증하였다. 연신을 통해 정렬된 CNF/PVA 필름은 정렬 방향을 따라 가장 큰 기계적 특성을 나타냈다. 50% 연신된 CNF/PVA 필름의 최대 탄성률과 인장강도는 각각 14.9 GPa과 170.6 MPa였다. 마지막으로, 순수 CNF와 50% 연신된 CNF/PVA 필름의 압전 거동을 이용하여 진동 에너지 수확 실험을 수행하였다. 수확기 구조는 필름에 큰 면내 변형을 유도하는 데 유리한 심벌(cymbal) 구조를 채택하여 혁신적으로 설계하였다. 설계된 심벌 구조는 ANSYS로 분석하였고, 그 고유진동수는 실험적으로 검증하였다. CNF/PVA 필름은 순수 CNF 필름보다 진동 에너지 수확 성능이 더 우수하였다. CNF/PVA 필름은 생체적합성 및 유연한 진동 에너지 수확에 적용 가능하다.

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