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Effect of MWCNT addition on the optical band gap of PVA/CS transient biocomposites

生物复合材料 材料科学 带隙 复合材料 碳纳米管 吸光度 电阻率和电导率 摩尔吸收率 生物电子学 吸收(声学) 纳米技术 复合数 光学 光电子学 工程类 物理 生物传感器 电气工程
作者
Ömer Bahadır Mergen
出处
期刊:Journal of Composite Materials [SAGE Publishing]
卷期号:55 (29): 4347-4359 被引量:10
标识
DOI:10.1177/00219983211037050
摘要

In recent years, as a result of increasing environmental concerns, biodegradable materials have gained great attention. With the rapid development of electronic technology, the importance of innovation and development of low-cost, sustainable, transient bioelectronics materials is increasing. In this research, the preparation of Poly(Vinyl Alcohol) (PVA), Chitosan (CS), and Multi-Walled Carbon nanotube (MWCNT) biocomposite films have been described. The solution mixing, ultrasonic mixing, and spin coating techniques were used to prepare the PVA/CS/MWCNT biocomposite thin films. UV–Vis absorption spectroscopy and two-point probe resistivity measurement techniques were used to study the optical and electrical properties of the biocomposite thin films. Optical band gap energies ( E g ) of PVA/CS/MWCNT biocomposites were obtained using the Tauc and Absorbance Spectrum Fitting (ASF) methods. Results obtained with both methods were found to be exactly the same. Experimental results have shown that with increasing MWCNT concentration, electrical conductivity (σ) increases from 1.75x10 −16 S to 2.94x10 −3 S, and E g decreases significantly. At the same time, the fundamental optical parameters such as band tail (Urbach) energy ( E u ), refractive index ( n), absorption ( α), and extinction ( k) coefficient of the PVA/CS/MWCNT biocomposites were investigated in the UV-VIS range. The improvement observed in the optical and electrical properties of PVA/CS/MWCNT biocomposite films shows that these composites could be used as bioelectronics materials.
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