Temperature evolution of dielectric characteristics of PVDF and P(VDF-TrFE) films produced by 4D printing

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

In this work, films of polyvinylidene fluoride, copolymer of vinylidene fluoride and trifluoroethylene have been studied. The samples were made by direct ink writing technology. Some of the produced films were polarized in the corona discharge field. The dependences of the relative permittivity on temperature were studied for the films. The study showed that for polyvinylidene fluoride films, no maximum is observed in the dependences of the permittivity on temperature, since the assumed temperature of the ferroelectric phase transition is higher than the melting temperature. The maximum in the temperature dependence of permittivity for polarized copolymer of vinylidene fluoride and trifluoroethylene films is shifted by 10℃ toward higher temperatures compared to the maximum for non-polarized films. In this case, the permittivity of non-polarized films has higher values compared to the corresponding value for polarized samples. This is due to an increase in the proportion of the β -phase after polarization, as well as to the internal electric field caused by the space charge formed during the polarization process at the phase boundaries.

Sobre autores

Alexander Solnyshkin

Tver State University

Dr. Sc., Professor, Condensed Matter Physics Department

Nikita Vostrov

Tver State University

Junior Researcher, Management of Scientific Research

Sergey Gudkov

Tver State University; Institute for Theoretical and Applied Electromagnetics Russian Academy of Sciences

Ph. D., Junior Researcher, Management of Scientific Research, Tver State University; Lead Engineer, Institute for Theoretical and Applied Electromagnetics of RAS

Alexey Belov

National Research University of Electronic Technology

Dr. Sc., Professor, Institute of Integrated Electronics named after Academician K.A. Valiev

Bibliografia

  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.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».