高压退火取向PVDF薄膜提高其介电和铁电性能论文发表于Macromolecules期刊

发布时间:2022-04-11  文章来源:任嘉怡

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聚偏氟乙烯(PVDF)的电活性β晶的结构调控在传感器和制动器领域的应用中尤为重要。本工作中,我们提出了一种结合压力场退火处理预取向PVDF薄膜进一步提高其介电性能和铁电性能的方法。退火过程中,压力场诱导偶极旋转使得非极性α晶(TGTG′)完全转变为极性β晶(TTTT)。适当的压力场和温度场协同促进β晶主链进一步沿拉伸方向取向排列,从而获得了具有超高取向(Herman取向因子 > 0.97)的纯β晶。提高退火温度加快了分子链运动速率,有助于β晶完善和结晶度的提高。此外,高温退火过程中,压力限制了非晶区取向分子链的松弛,使得电场下能够有效旋转的偶极子密度增加。本工作获得的独特结构显著提高了PVDF薄膜的介电性能和铁电性能。160 oC退火的取向薄膜中非晶区分子链取向最佳,在室温下的表现出最高的介电常数。180 oC退火的取向薄膜的β晶更完善且具有最高的结晶度,表现出明显的铁电性能和最大剩余极化(5.8 μC/cm2)。上述研究结果表明,合理结合压力场和温度场处理取向PVDF薄膜可以显著提高其介电和铁电性能。 

 

Jia-Yi Ren, Qing-Feng Ouyang, Guo-Qi Ma, Yue Li, Jun Lei, Hua-Dong Huang, Li-Chuan Jia, Hao Lin, Gan-Ji Zhong*, Zhong-Ming Li*. Enhanced Dielectric and Ferroelectric Properties of Poly(vinylidene fluoride) through Annealing Oriented Crystallites under High Pressure. Macromolecules 2022, 55, 6, 2014-2027, DOI: https://doi.org/10.1021/acs.macromol.1c02436.

 

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