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Microstructures and Ferroelectric Properties of Poly(vinylidene fluoride-ter-trifluoroethylene-ter-vinyl fluoride) Terpolymers
Macromolecules ( IF 5.1 ) Pub Date : 2023-06-01 , DOI: 10.1021/acs.macromol.3c00207 Zhubing Han 1 , Hancheng Qin 2 , Xin Chen 1 , Wenhan Xu 1 , Yang Liu 1 , J. Bernholc 2 , Qing Wang 1
Macromolecules ( IF 5.1 ) Pub Date : 2023-06-01 , DOI: 10.1021/acs.macromol.3c00207 Zhubing Han 1 , Hancheng Qin 2 , Xin Chen 1 , Wenhan Xu 1 , Yang Liu 1 , J. Bernholc 2 , Qing Wang 1
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The incorporation of comonomers as structural defects has been extensively exploited to modulate the structures and physical properties of poly(vinylidene fluoride) (PVDF)-based ferroelectric polymers. Previous studies have shown that the large-sized comonomers can induce relaxor ferroelectricity in the PVDF-based terpolymers as a result of the stabilization of the helical conformation. Here, we show that, with incorporating a small-sized defect, vinyl fluoride (VF), into the copolymer, the resulting terpolymers preferentially adopt the polar all-trans conformation, as revealed by the structural characterizations and confirmed by density functional theory simulations. Consequently, the terpolymers exhibit robust ferroelectricity with an increased ferroelectric-to-paraelectric transition temperature and a higher coercive field as the VF content increases. This work systematically investigates the compositional dependence of the microstructures, crystalline structures, and ferroelectric and electromechanical properties of the terpolymers and stresses the vital role of comonomer size in tailoring the structures and properties of ferroelectric polymers.
中文翻译：
聚偏氟乙烯-叔三氟乙烯-叔氟乙烯三元共聚物的微观结构和铁电性能
共聚单体作为结构缺陷的掺入已被广泛用于调节基于聚偏二氟乙烯 (PVDF) 的铁电聚合物的结构和物理性质。先前的研究表明，由于螺旋构象的稳定，大尺寸共聚单体可以在基于 PVDF 的三元共聚物中诱导弛豫铁电性。在这里，我们表明，通过将小尺寸缺陷氟乙烯 (VF) 掺入共聚物中，所得三元共聚物优先采用极性全反式构象，如结构表征所揭示并由密度泛函理论模拟所证实。最后，随着 VF 含量的增加，三元共聚物表现出强大的铁电性，铁电到顺电转变温度增加，矫顽场也更高。这项工作系统地研究了三元共聚物的微观结构、晶体结构以及铁电和机电性能的组成依赖性，并强调了共聚单体尺寸在调整铁电聚合物的结构和性能中的重要作用。
更新日期：2023-06-01
中文翻译：
聚偏氟乙烯-叔三氟乙烯-叔氟乙烯三元共聚物的微观结构和铁电性能
共聚单体作为结构缺陷的掺入已被广泛用于调节基于聚偏二氟乙烯 (PVDF) 的铁电聚合物的结构和物理性质。先前的研究表明，由于螺旋构象的稳定，大尺寸共聚单体可以在基于 PVDF 的三元共聚物中诱导弛豫铁电性。在这里，我们表明，通过将小尺寸缺陷氟乙烯 (VF) 掺入共聚物中，所得三元共聚物优先采用极性全反式构象，如结构表征所揭示并由密度泛函理论模拟所证实。最后，随着 VF 含量的增加，三元共聚物表现出强大的铁电性，铁电到顺电转变温度增加，矫顽场也更高。这项工作系统地研究了三元共聚物的微观结构、晶体结构以及铁电和机电性能的组成依赖性，并强调了共聚单体尺寸在调整铁电聚合物的结构和性能中的重要作用。
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