ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕПОЛЯРИЗАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛИДЕНФТОРИДА

Бурьянская Е.Л.^(1,2), Симонов А.Д.⁽¹⁾, Осипков А.С.⁽¹⁾, Макеев М.О.⁽¹⁾

⁽¹⁾ Московский государственный технический университет

105005, г. Москва, ул. 2-я Бауманская, д. 5, стр. 1

⁽²⁾ Национальный исследовательский технологический университет МИСИС

119049, г. Москва, Ленинский проспект, д. 4, стр. 1

Поливинилиденфторид (ПВДФ) и сополимеры на его основе являются полукристаллическими материалами с высоким значениями пиро- и пьезоэлектрического отклика. Благодаря этим свойствам они востребованы в гибкой электронике, датчиках, преобразователях энергии, биоэлектронике и регенеративной медицине. Исследование механизмов термодеполяризации и определение рабочего диапазона необходимо для разработки инновационных электроактивных микроустройств.

Для сегнетоэлектриков характерен фазовый переход в параэлектрическое состояние, обусловленный температурой. Однако сегнетоэлектрические полимеры, являющиеся структурно-гетерогенным материалами, ведут себя по-другому. Температура деполяризации ПВДФ не является фиксированной величиной, а представляет собой диапазон, в котором происходят релаксационные процессы, оказывающие влияние на структуру и пьезоэлектрические свойства материала.

В ходе работы предварительно поляризованные пленки ПВДФ подвергались отжигу при температурах 80–170 ºС. Величина пьезокоэффициентов d₃₃ измерялась методом Берлинкура. Выявлено, что образцы имеют ненулевые значения d₃₃ вплоть до 170 ºС (2,5 пКл/Н), однако при 120 ºС наблюдается снижение d₃₃ с 24 до 12 пКл/Н. Фиксировалось изменение диэлектрических свойств материала в температурном диапазоне 25-160 ºС. Показано, что величина диэлектрической проницаемости нелинейно зависит от температуры, при 120 ºС наблюдается скачкообразное повышение, соответствующее переходу в параэлектрическую фазу. Изменение фазового состава исследовалось с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье. С использованием силовой микроскопии пьезоотклика исследовано изменение доменной структуры пленок.

Данные силовой микроскопии пьезоотклика, где а – топографии поверхности пленок, b – распределение сигналов вертикального пьезоотклика

Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания (шифр темы FSFN-2024–0014).