El polímero ferroeléctrico PVDF fluoruro de polivinilideno tiene propiedades interesantes y podría usarse para almacenar información o energía. Uno de los principales inconvenientes de PVDF es que si agrega grupos funcionales adicionales para mejorar ciertas propiedades, esto también interfiere con su ferroelectricidad.Para resolver esto, los científicos de la Universidad de Groningen han creado copolímeros de bloque de PVDF que dejan intacta su ferroelectricidad, pero les permiten ajustar sus características. No solo querían estudiar cómo funciona este polímero sino también ampliar su uso para incluir orgánicos flexibles.electrónica. Los resultados fueron publicados en la revista Comunicaciones de la naturaleza el 6 de febrero
Los polímeros PVDF poseen estructuras polares con dipolos que pueden alinearse con la aplicación de un campo eléctrico. La orientación de los dipolos se puede invertir cambiando la dirección del campo eléctrico. El material muestra un comportamiento conmutable, lo que significa que podría serutilizado para el almacenamiento de información La presencia de dipolos en PVDF y su alta constante dieléctrica significa que el almacenamiento de energía en los condensadores también podría ser una opción, aunque su ferroelectricidad reduciría la eficiencia de dichos condensadores.
separación de fases
La modificación del material podría resolver este problema. "Sin embargo, modificar las moléculas uniendo cadenas laterales afecta sus propiedades ferroeléctricas", explica Ivan Terzic, estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencia de Polímeros de la Universidad de Groninga y coprotagonistaautor de la Comunicaciones de la naturaleza papel
Terzic, junto con su colega estudiante de doctorado Niels Meereboer y su supervisora, la profesora de ciencias poliméricas Katja Loos, idearon una forma de producir un copolímero de fluoruro de vinilideno y trifluoroetileno con un grupo final funcionalizado que se puede unir a un polímero aislantecadena para formar un copolímero en bloque. Luego, los científicos demostraron que el material forma pequeños dominios a escala nanométrica, a través de la separación de fases entre los bloques. Estos dominios toman diferentes formas, por ejemplo, lamelares, cilíndricas o esféricas, dependiendo de la relaciónentre los bloques
películas independientes
Terzic: "Otros han intentado preparar copolímeros de bloques de PVDF, pero solo pudieron producir bloques con cadenas cortas de polímeros. En ese caso, los bloques se mezclan y no muestran separación de fases". Al variar el tipo de bloque y preparar copolímeros de bloque delongitud suficiente, los científicos pudieron ajustar las propiedades del material. Una parte importante de este trabajo fue la capacidad de hacer películas independientes del polímero con propiedades mecánicas satisfactorias. "Esto nos permitió investigar las propiedades del material.'
Terzic utilizó copolímeros de bloque para mejorar las interacciones entre PVDF y nano-objetos inorgánicos y para mejorar su dispersión dentro del polímero. Por ejemplo, se pueden agregar nanopartículas magnéticas al PVDF para producir un material multiferroico que tiene propiedades ferroeléctricas y ferromagnéticas, lo que significa que se puede acoplar. Además, cambiar el comportamiento de PVDF podría hacer que la recuperación de energía sea más eficiente. "Eso nos permitiría hacer un capacitor altamente eficiente que podría usarse donde sea que la energía almacenada necesite ser liberada rápidamente, como en desfibriladores opara convertir la corriente continua de los paneles solares en corriente alterna. '
Caja de herramientas
En general, los autores han creado una caja de herramientas para la producción de diferentes copolímeros de bloques basados en PVDF con propiedades ajustables. "Podemos usar esto para aumentar nuestra comprensión de las propiedades ferroeléctricas y otras propiedades del PVDF, pero también para nuevas aplicaciones", diceTerzic. "El PVDF orgánico es flexible, liviano y no tóxico, en contraste con algunos ferroeléctricos inorgánicos que a menudo contienen plomo. Y es biocompatible, por lo que las aplicaciones médicas son otra posibilidad interesante".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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