Температурная эволюция диэлектрических характеристик пленок PVDF и P(VDF-TrFE), изготовленных методом 4D-печати
А.В. Солнышкин1, Н.В. Востров1, С.И. Гудков1,2, А.Н. Белов3
1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
2 ФГБУН «Институт теоретической и прикладной электродинамики РАН»
3 ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники»
DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.720
Оригинальная статья
Аннотация: В работе исследованы пленки поливинилиденфторида и его сополимера с трифторэтиленом. Образцы изготавливались методом послойного наплавления раствора. Часть изготовленных пленок подвергалась поляризации в поле коронного разряда. Для изготовленных пленок было проведено исследование зависимостей диэлектрической проницаемости от температуры. Исследование показало, что для пленок поливинилиденфторида на зависимостях диэлектрической проницаемости от температуры не наблюдается максимум, так как предполагаемая температура сегнетоэлектрического фазового перехода имеет большее значение, чем температура плавления. Максимум на температурной зависимости диэлектрической проницаемости для поляризованных пленок сополимера винилиденфторида с трифторэтиленом смещен на 10°C в высокотемпературную область по сравнению с максимумом для неполяризованных пленок. При этом диэлектрическаяпроницаемость неполяризованных пленок имеет большие значения в сравнении с соответствующейвеличиной для поляризованных образцов. Это связано с увеличением доли β-фазы после поляризации, а также с внутренним электрическим полем, обусловленным объемным зарядом, образующимся в процессе поляризации на границах раздела фаз.
Ключевые слова: сегнетоэлектрический полимер, аддитивные технологии, 4D-печать, 3D-печать, фазовый переход, диэлектрическая проницаемость, температура Кюри
- Солнышкин Александр Валентинович – д.ф.-м.н., профессор кафедры физики конденсированного состояния, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Востров Никита Владимирович – младший научный сотрудник управления научных исследований, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Гудков Сергей Игоревич – к.ф.-м.н., младший научный сотрудник управления научных исследований, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет», ведущий инженер ФГБУН «Институт теоретической и прикладной электродинамики РАН»
- Белов Алексей Николаевич – д.т.н., профессор Института интегральной электроники имени академика К.А. Валиева, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники»
Ссылка на статью:
Солнышкин, А.В. Температурная эволюция диэлектрических характеристик пленок PVDF и P(VDF-TrFE), изготовленных методом 4D-печати / А.В. Солнышкин, Н.В. Востров, С.И. Гудков, А.Н. Белов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. 720-728. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.720.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Guo, M. Flexible robust and high-density FeRAM from array of organic ferroelectric nano-lamellae by self-assembly / M. Guo, J. Jiang, J. Qian et al. // Advanced Science. – 2019. – V. 6. – I. 6. – Art. № 1801931. – 9 p. DOI: 10.1002/advs.201801931.
2. Melnikov, A.R. Application of pyroelectric sensors based on PVDF films for EPR spectra detection by heat release / A.R. Melnikov, S.B. Zikirin, E.V. Kalneus et al. // Sensors. – 2021. – V. 21. – I. 24. – Art. № 8426. – 12 p. DOI: 10.3390/s21248426.
3. Ducrot, P.H. Optimization of PVDF-TrFE processing conditions for the fabrication of organic MEMS resonators / P.H. Ducrot, I. Dufour, C. Ayela // Scientific Reports. – 2016. – V. 6. – Art. № 19426. – 7 p. DOI: 10.1038/srep19426.
4. Kim, H. Integrated 3D printing and corona poling process of PVDF piezoelectric films for pressure sensor application / H. Kim, F. Torres, Y. Wu et al. // Smart Materials and Structures. – 2017. – V. 26. – № 8. – Art. № 085027. –15 p. DOI: 10.1088/1361-665X/aa738e.
5. Белов, А.Н. Планарная струйная печать локализованных структур Ni/P(VDF-TrFE)/Ni для пьезо- и пироэлектрических матриц / А.Н. Белов, Н.В. Востров, Г.Н. Пестов и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2023. – Вып. 15. – С. 637-648. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.637.
6. Hon, K.K.B. Direct writing technology – advances and developments / K.K.B. Hon, L. Li, I.M. Hutchings // CIRP Annals. – 2008. – V. 57. – I. 2. – P. 601-620. DOI: 10.1016/j.cirp.2008.09.006.
7. Bodkhe, S. One-step solvent evaporation-assisted 3D printing of piezoelectric PVDF nanocomposite structures / S. Bodkhe, G. Turcot, F.P. Gosselin et al. // ACS Applied Materials & Interfaces. – 2017. – V. 9. – I. 24. – P. 20833-20842. DOI: 10.1021/acsami.7b04095.
8. Востров, Н.В. Исследование физических свойств тонких пленок ПВДФ, изготовленных методом 4D-печати / Н.В. Востров, А.В. Солнышкин, И.М. Морсаков и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и
наноматериалов. – 2022. – Вып. 14. – С. 561-571. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.561.
9. Mai, M. The thickness dependence of the phase transition temperature in PVDF / M. Mai, V. Fridkin, B. Martin et al. // Physica B: Condensed Matter. – 2013. – V. 421. – P. 23-27. DOI: 10.1016/j.physb.2013.04.002.
10. Tashiro, K. Phase transition at a temperature immediately below the melting point of poly(vinylidene fluoride) from I: A proposition for the ferroelectric Curie point / K. Tashiro, K. Takano, M. Kobayashi et al. // Polymer. – 1983. – V. 24. – I. 2. – P. 199-204. DOI: 10.1016/0032-3861(83)90133-7.
11. Xia, W.M. A crystal phase transition and its effect on the dielectric properties of a hydrogenated P(VDF-co-TrFE) with low TrFE molar content / W.M. Xia, Y.J. Gu, C.Y. You et al. // RSC Advances. – 2015. – V. 5. – I. 130. – P. 107557-107565. DOI: 10.1039/C5RA22904A.
12. Ruf, R. The ferroelectric phase transition of P(VDF-TrFE) polymers / R. Ruf, S. Bauer, B. Ploss // Ferroelectrics. – 1992. – V. 127. – I. 1. – P. 209-214. DOI: 10.1080/00150199208223372.
13. Быстров, В.С. Компьютерное моделирование свойств ПВДФ и П(ВДФ-ТрФЭ) нанопленок при фазовом переходе и эмиссионная cпектроскопия их поляризации / В.С. Быстров, Е.В. Парамонова, Ю.Д. Дехтяр и др. // Математическая биология и биоинформатика. – 2011. – Т. 6. – Вып. 2. – С. 273-297. DOI: 10.17537/2011.6.273.
14. Furukawa, T. Phenomenological aspect of a ferroelectric vinylidene fluoride/trifluoroethylene copolymer / T. Furukawa // Ferroelectrics. – 1984. – V. 57. – I. 1. – P. 63-72. DOI: 10.1080/00150198408012752.
15. Menegotto, J. Dielectric relaxation spectra in ferroelectric P(VDF-TrFE) copolymers / J. Menegotto, L. Ibos, A. Bernes et al. // Ferroelectrics. – 1999. – V. 228. – I. 1. – P. 1-22. DOI: 10.1080/00150199908226122.