Published December 1, 2022 | Version v1
Publication Open

The incorporation of polypyrrole (PPy) in CS/PVA composite films to enhance the structural, optical, and the electrical conductivity

  • 1. National Research Centre

Description

Abstract Using the solution casting method, a blend of polyvinyl alcohol/chitosan (PVA/Cs) blend was prepared with different amounts of polypyrrole (PPy) to enhance the structural and electrical conductivity of the films. The miscibility and interaction between PVA/Cs were confirmed by FT-IR measurements by shifting and disappearing some bands suggesting that the PVA functional group interacted with every other functional group on the Cs side chain. For PVA/Cs/PPy, some band intensities varied, indicating the interaction between PPy and PVA/Cs. XRD showed that the addition of PPy to the blend leads to a noticeable decrease in the intensity of the diffraction peak at 2 θ = 20.0° confirming the interactions have occurred between the PVA/Cs mixture and PPy. The UV–visible spectra indicate that increasing the amounts of PPy leads to a dramatic decrease in the energy band gap and an increase in the Urbach energy due to the creation of new energy levels that emerged between conduction and valance bands. After PPy was introduced, the polaron and bipolaron transition peaks at 416, 465, and 560 nm become apparent in the PL spectrum. The dielectric and the electrical properties were reported. The values of ε ′ and ε ′′ were stronger at low frequencies confirming the possibilities of interface polarization processes. The tan δ behavior diagrams have exhibited one peak trend in all samples shift toward higher frequencies as the temperature and PPy rise. The presence of the peaks was explained based on the electrical conductivity mechanism and dielectric behavior. The Cole–Cole plot displays a half one semicircle shape that explains the absence of contact effects. This semicircle expands as both temperature and PPy increase.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

باستخدام طريقة صب المحلول، تم تحضير مزيج من خليط كحول البولي فينيل/الكيتوزان (PVA/Cs) بكميات مختلفة من البولي بيرول (PPy) لتعزيز الموصلية الهيكلية والكهربائية للأفلام. تم تأكيد الامتزاج والتفاعل بين PVA/Cs من خلال قياسات FT - IR عن طريق تغيير وإخفاء بعض النطاقات مما يشير إلى أن المجموعة الوظيفية PVA تتفاعل مع كل مجموعة وظيفية أخرى على السلسلة الجانبية Cs. بالنسبة لـ PVA/Cs/PPy، تباينت بعض شدة النطاق، مما يشير إلى التفاعل بين PPy و PVA/Cs. أظهر XRD أن إضافة PPy إلى المزيج يؤدي إلى انخفاض ملحوظ في شدة ذروة الحيود عند 2 θ = 20.0درجة مما يؤكد حدوث التفاعلات بين خليط PVA/Cs و PPy. تشير الأطياف المرئية للأشعة فوق البنفسجية إلى أن زيادة كميات PPy تؤدي إلى انخفاض كبير في فجوة نطاق الطاقة وزيادة في طاقة Urbach بسبب إنشاء مستويات طاقة جديدة ظهرت بين نطاقات التوصيل والتكافؤ. بعد إدخال PPy، يصبح الانتقال القطبي والثنائي القطب عند 416 و 465 و 560 نانومتر واضحًا في طيف PL. تم الإبلاغ عن الخصائص العازلة والكهربائية. كانت قيم ε ′ و ε ′ أقوى عند الترددات المنخفضة مما يؤكد إمكانيات عمليات استقطاب الواجهة. أظهرت مخططات سلوك tan δ اتجاه ذروة واحد في جميع العينات التي تتحول نحو ترددات أعلى مع ارتفاع درجة الحرارة و PPy. تم شرح وجود القمم بناءً على آلية التوصيل الكهربائي وسلوك العزل الكهربائي. يعرض مخطط كول كول شكل نصف دائري يفسر غياب تأثيرات التلامس. تتوسع هذه الدائرة النصف دائرية مع زيادة كل من درجة الحرارة و PPy.

Translated Description (French)

Résumé En utilisant la méthode de coulée en solution, un mélange d'alcool polyvinylique/chitosane (PVA/Cs) a été préparé avec différentes quantités de polypyrrole (PPy) pour améliorer la conductivité structurelle et électrique des films. La miscibilité et l'interaction entre PVA/Cs ont été confirmées par des mesures FT-IR en déplaçant et en faisant disparaître certaines bandes suggérant que le groupe fonctionnel PVA interagissait avec tous les autres groupes fonctionnels de la chaîne latérale Cs. Pour les PVA/Cs/PPy, certaines intensités de bande variaient, indiquant l'interaction entre PPy et PVA/Cs. XRD a montré que l'ajout de PPy au mélange entraîne une diminution notable de l'intensité du pic de diffraction à 2 θ = 20,0° confirmant que les interactions se sont produites entre le mélange PVA/Cs et PPy. Les spectres UV–visible indiquent que l'augmentation des quantités de PPy entraîne une diminution spectaculaire de la bande d'énergie interdite et une augmentation de l'énergie d'Urbach en raison de la création de nouveaux niveaux d'énergie qui ont émergé entre les bandes de conduction et de valence. Après l'introduction de PPy, les pics de transition polaron et bipolaron à 416, 465 et 560 nm deviennent apparents dans le spectre PL. Le diélectrique et les propriétés électriques ont été rapportés. Les valeurs de ε ′ et ε ′′ étaient plus fortes aux basses fréquences confirmant les possibilités des processus de polarisation d'interface. Les diagrammes de comportement tan δ ont montré une tendance de pic dans tous les échantillons se déplacent vers des fréquences plus élevées à mesure que la température et le PPy augmentent. La présence des pics a été expliquée en fonction du mécanisme de conductivité électrique et du comportement diélectrique. Le tracé Cole–Cole affiche une forme en demi-cercle qui explique l'absence d'effets de contact. Ce demi-cercle se développe à mesure que la température et le PPy augmentent.

Translated Description (Spanish)

Resumen Utilizando el método de fundición en solución, se preparó una mezcla de alcohol polivinílico/quitosano (PVA/Cs) con diferentes cantidades de polipirrol (PPy) para mejorar la conductividad estructural y eléctrica de las películas. La miscibilidad y la interacción entre PVA/Cs se confirmaron mediante mediciones de FT-IR al cambiar y desaparecer algunas bandas, lo que sugiere que el grupo funcional de PVA interactuó con todos los demás grupos funcionales en la cadena lateral de Cs. Para PVA/Cs/PPy, algunas intensidades de banda variaron, lo que indica la interacción entre PPy y PVA/Cs. La XRD mostró que la adición de PPy a la mezcla conduce a una disminución notable en la intensidad del pico de difracción a 2 θ = 20.0°, lo que confirma que se han producido interacciones entre la mezcla de PVA/Cs y PPy. Los espectros UV-visibles indican que el aumento de las cantidades de PPy conduce a una disminución dramática en la brecha de banda de energía y un aumento en la energía de Urbach debido a la creación de nuevos niveles de energía que surgieron entre las bandas de conducción y de valencia. Después de que se introdujo PPy, los picos de transición de polaron y bipolaron a 416, 465 y 560 nm se hacen evidentes en el espectro PL. Se informaron las propiedades dieléctricas y eléctricas. Los valores de ε ′ y ε ′ ′ fueron más fuertes a bajas frecuencias, lo que confirma las posibilidades de procesos de polarización de la interfaz. Los diagramas de comportamiento de tan δ han mostrado una tendencia máxima en todas las muestras que se desplazan hacia frecuencias más altas a medida que aumentan la temperatura y el PPy. La presencia de los picos se explicó en función del mecanismo de conductividad eléctrica y el comportamiento dieléctrico. El gráfico de Cole–Cole muestra una forma de medio semicírculo que explica la ausencia de efectos de contacto. Este semicírculo se expande a medida que aumentan tanto la temperatura como el PPy.

Files

s00289-022-04611-6.pdf.pdf

Files (2.1 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:a0b84974c405c966b690b3eb906d91f2
2.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دمج البولي بيرول (PPy) في الأغشية المركبة CS/PVA لتعزيز الموصلية الهيكلية والبصرية والكهربائية
Translated title (French)
L'incorporation de polypyrrole (PPy) dans les films composites CS/PVA pour améliorer la conductivité structurelle, optique et électrique
Translated title (Spanish)
La incorporación de polipirrol (PPy) en películas compuestas de CS/PVA para mejorar la conductividad estructural, óptica y eléctrica

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4311057048
DOI
10.1007/s00289-022-04611-6

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1966883041
  • https://openalex.org/W1981409663
  • https://openalex.org/W2001721714
  • https://openalex.org/W2002926167
  • https://openalex.org/W2030751155
  • https://openalex.org/W2036228968
  • https://openalex.org/W2056455996
  • https://openalex.org/W2081011056
  • https://openalex.org/W2083064237
  • https://openalex.org/W2132436131
  • https://openalex.org/W2298631328
  • https://openalex.org/W2410866565
  • https://openalex.org/W2585981252
  • https://openalex.org/W2793721392
  • https://openalex.org/W2801835735
  • https://openalex.org/W2887111286
  • https://openalex.org/W2905871272
  • https://openalex.org/W2922227892
  • https://openalex.org/W2923256353
  • https://openalex.org/W2928943569
  • https://openalex.org/W2963001783
  • https://openalex.org/W2995044382
  • https://openalex.org/W3039068755
  • https://openalex.org/W3042356581
  • https://openalex.org/W3046788648
  • https://openalex.org/W3085461684
  • https://openalex.org/W3088981232
  • https://openalex.org/W3100571994
  • https://openalex.org/W3133042258
  • https://openalex.org/W3134729398
  • https://openalex.org/W3135452051
  • https://openalex.org/W3161927444
  • https://openalex.org/W3168456181
  • https://openalex.org/W3201617255
  • https://openalex.org/W4200028272
  • https://openalex.org/W4200077651
  • https://openalex.org/W4200348499
  • https://openalex.org/W4206409950
  • https://openalex.org/W4210529773
  • https://openalex.org/W4210572800
  • https://openalex.org/W4211000126
  • https://openalex.org/W4220745617
  • https://openalex.org/W4220755170
  • https://openalex.org/W4221027907
  • https://openalex.org/W4224222897
  • https://openalex.org/W4229333404