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释放 PVDF 的压电潜力：通过热接触极化从 γ （γ） 相转变为 β （β） 相的研究
RSC Advances ( IF 3.9 ) Pub Date : 2023-10-25 , DOI: 10.1039/d3ra05068h Alban Morali 1 , Arijit Mandal 1 , Maksim Skorobogatiy 2 , Sampada Bodkhe 1
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聚偏二氟乙烯 （PVDF） 以其压电特性而闻名。这种材料具有不同的晶相，α （α）、β （β） 和 γ （γ），其中 β 相尤其与 PVDF 的压电行为有关。虽然 PVDF 中从 α 相到 β 相的转变有据可查并得到广泛研究，但从 γ 相到 β 相的转变尚未得到充分探索。然而，当 PVDF 通过某些基于溶液的方法生产时，它可以采用其γ形式，它不像 β 相那样压电。因此，本研究旨在通过研究通过基于溶液的技术获得的 PVDF 纳米复合材料薄膜从γ相到β相的转变来弥合这一差距。我们的 PVDF 纳米复合材料是通过溶剂蒸发辅助 3D 打印 PVDF 纳米复合材料与钛酸钡纳米颗粒 （BTO） 制成的。为了实现 γ 相到 β 相转变，我们首先强调退火在 PVDF 样品成功极化中的重要性。然后，我们使用傅里叶变换红外光谱 （FTIR）、X 射线衍射 （XRD） 和差示扫描量热法 （DSC） 对 PVDF-BTO 的α、β和γ晶体相进行深入分析。我们观察到，退火后但在极化之前，PVDF-BTO 纳米复合材料含有 76% 的 β + γ 相，其中大部分是 γ 相。对这些样品进行极化，β + γ 相的组合达到 93%，出现 β 相绝对分数的 40%。然后，我们证明了纳米复合材料中β相的分数——如 PVDF 的 FTIR 光谱中的 1275 cm-1 峰所示——在薄膜的表面积上并不均匀。 此外，绝对β相含量的值还取决于极化场的方向。我们的研究表明，在考虑 PVDF 的压电行为时，了解这些细微差别至关重要，本文提供了有关如何解决这些细微差别的重要见解。总体而言，本研究为增强基于 PVDF 的纳米复合材料的压电性传感应用提供了分步指南。
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