La incapacidad para alterar el comportamiento piezoeléctrico intrínseco en los polímeros orgánicos dificulta su aplicación en dispositivos flexibles, portátiles y biocompatibles, según los investigadores de Penn State y North Carolina State University, pero ahora un enfoque molecular puede mejorar esas propiedades piezoeléctricas.
"El límite de la fase morfotrópica MPB es un concepto importante desarrollado hace medio siglo en materiales cerámicos", dijo Qing Wang, profesor de ciencia e ingeniería de materiales. "Este concepto nunca antes se había realizado en materiales orgánicos".
El concepto de límite de fase morfotrópica se refiere a cambios significativos en las propiedades del material que ocurren en el límite entre estructuras cristalinas y dependen de la composición de un material.
El efecto piezoeléctrico es un proceso reversible que ocurre en algunos materiales. Cuando el material se comprime físicamente, se produce una carga eléctrica y cuando pasa una corriente eléctrica a través de él, se produce un movimiento mecánico.
Los investigadores analizaron los copolímeros de poli fluoruro de vinilideno-co-trifluoroetileno -P VDF-TrFE ferroeléctrico y descubrieron que adaptar las moléculas a disposiciones específicas alrededor de los centros quirales o asimétricos conducía a transiciones entre ordenados y desordenadosestructuras y crearon una región dentro del material donde compiten las propiedades ferroeléctricas y relajantes. Los relajantes son materiales desorganizados, mientras que los materiales ferroeléctricos normales están ordenados. En los polímeros ferroeléctricos, las conformaciones de cadena molecular que se adaptan a las composiciones químicas adaptan un efecto similar al MPB.
"Estudiamos la formación de MPB en materiales orgánicos usando un enfoque combinado de experimento y teoría: cálculos de primeros principios de posibles configuraciones, síntesis de nuevos polímeros y caracterización integral de estructuras y propiedades", dijo Wang.
El trabajo de simulación se realizó en la Universidad Estatal de Carolina del Norte.
Los investigadores también utilizaron una amplia variedad de métodos para investigar el polímero, incluida la resonancia magnética nuclear, la difracción de rayos X en polvo y la espectroscopía infrarroja transformada de Fourier para observar el área de transición y los límites.
"Dada la flexibilidad en el diseño y la síntesis molecular, este trabajo abre una nueva vía para los polímeros piezoeléctricos escalables de alto rendimiento", informan los investigadores hoy 4 de octubre en Naturaleza .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Estado Penn . Original escrito por A'ndrea Elyse Messer. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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