在1969年發現了河合1聚強壓電活性偏氟乙烯(PVDF)及其共聚物,尤其是乙烯共聚物P(VDF-TrFE的)偏二氟乙烯的乙烯(VDF)和三氟乙烯(TrFE)開大現場應用聲學和壓電器件(如雷達,聲納,超音波,和聲學成像)的。其高的壓電性能,無機械加工過程中得到的拉伸,使P(VDF-TrFE的)鐵電薄膜元件的選擇目前的聚合物。2
超聲處理是眾所周知的,以在懸浮液中均勻分散的無機相,制備聚合物復合材料micro-/nanofillers一種有效的方法,但它可以降低聚合物。PVDF和P(VDF-TrFE的)的形態,以及機電和鐵電性能強烈依賴于樣品的處理條件。3,4盡管如此,還沒有研究超聲降解的已經進行了在PVDF家族,雖然有必要對優化性能。我們研究了不同的加工條件,如超聲破碎,退火,及膜厚度的形貌和薄膜P(VDF-TrFE的)的熱和壓電性能的影響。
我們通過溶劑澆鑄和旋涂,準備獨立的薄膜和薄膜基板上的分別。我們首先通過在80℃下攪拌下,將14重量%的濃度溶解VDF和TrFE的共聚物(70/30mol%)在甲乙酮(MEK)的粒料。以獲得不同厚度的溶劑澆鑄膜中,我們澆鑄在玻璃板上,使其風干它們的聚合物溶液。我們隨后剝離并干燥退火前的膜在140℃下60分鐘,以實現高的鐵電相的結晶度。我們準備了旋涂用蘇斯微技術三角洲6 RC旋轉涂布機上的玻璃膜。將溶液旋涂30秒,速度為1000-2500rpm時用1秒的總的加速時間。然后我們干燥得到的薄膜在退火前以蒸發MEK,在140℃下進行60分鐘的玻璃基板上。我們與TA儀器Q200差示掃描量熱儀研究了薄膜的熱性能。對樣品進行了-85?200℃之間的分析與加熱/冷卻速率等于10℃分鐘-1在氮氣流。
結果表明,在鐵電聚合物膜(當的重大改變感應電場極化的自發電極化),通過與制備方法的影響,盡管是在熔融轉變的差異非常小的居里轉變:請參閱圖1。第一加熱溫譜圖顯示的吸熱峰在150℃歸因于該共聚物的結晶相的熔點。這兩種類型的薄膜的結晶熔解和度的焓都非常接近,盡管溶劑鑄膜的熔化峰是稍微更銳利。然而,旋涂薄膜的居里峰是更廣泛的,較不強烈的,并轉移到較高的溫度相比,溶劑流延膜。熔融該薄膜在200℃處理5min擦除的制備方法的效果,使得膜的冷卻和第二加熱溫譜圖變得相同。
圖1。
偏差示掃描量熱法加熱溫譜圖(VDF)-TrFE的和三氟乙烯共聚物P(VDF-TrFE的)制備通過旋涂法(為3μm),并通過溶劑澆鑄,薄膜(25微米),在80℃下進行60分鐘干燥和熱處理,在140℃下60分鐘。? 居里:居里轉變溫度。? 米: ??熔化溫度。


我們的屬性的差異的TrFE的共聚單體單元的旋涂薄膜的結晶和無定形區域內較少的均勻分布。實際上,誘導用旋涂法的限制,預計減少鏈的移動性,以及作為溶劑的蒸發速度較高,三氟乙烯共聚單體可能不太能夠分散均勻。然而,制備方法對本電影的壓電性能和機械性能沒有影響。也有在薄膜的從短超聲壓電或機械性能沒有顯著作用,退火前干燥,或者當膜比約為100nm,這是P(VDF-TrFE的)的結晶的臨界值更厚。
出人意料的是,超聲波對本放寬在聚合物鏈的高溫產生明顯的影響:參見圖2。在80℃下對應于α松弛(玻璃化轉變)峰值移位到較低的溫度,最多 超出這個峰值,相位角(譚δ),較粘稠的比例向超聲處理的薄膜的彈性能量,令人驚奇的持續減少,而不是開始增加,因為它接近的熔化溫度。這仍然需要充分的理解。此外,該研究表明,在140℃的短退火以10分鐘就足以獲得良好的結晶膜,這是有趣的行業,其中退火一個小時或更多,通常使用。
圖2。
儲能模量E'and的相位角譚δ對溫度的曲線。情節揭示變化α松弛(玻璃化轉變)作為超聲處理的結果。

綜上所述,我們通過旋涂和溶劑澆鑄制備P(VDF-TrFE的)的電影。有兩個膜的熔化轉變之間的差異很小,但旋涂薄膜的居里轉變為更廣泛的,較不強烈的,并轉移到較高溫度。超聲移位的α松弛溫度較低,和褐色δ的超聲處理的薄膜的溫度降低,因為它接近熔化溫度,這是令人驚訝的和不理解。我們的下一步是探索包埋在聚合物中的各種納米填料如何影響涂膜性能。的確,我們期望P(VDF-TrFE的)納米復合材料具有非常有前途的機械,光學和鐵電性能。


