Исследование природы электретного состояния в пленках на основе винилиденфторида методами термоактивационной и инфракрасной спектроскопии

• Автор: Чепурная, Наталья Анатольевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 147 с.

Оглавление
Введение

Глава 1. Электретный эффект в полимерных сегнетоэлектриках

1.1. Поливинилиденфторид. Структура и физические свойства

1.2. Электретный эффект в диэлектриках

1.3. Методы исследования диэлектриков

1.3.1. Теория термоактивационных процессов

1.3.2. Теория инфракрасной спектроскопии полимеров 41 Глава 2. Объекты исследования. Техника и методика

эксперимента

2.1. Исследуемые образцы

2.2. Поляризация образцов в поле коронного разряда

2.3. Экспериментальное оборудование для исследования материалов методом термостимулированной релаксации поверхностного потенциала
2.4. Экспериментальное оборудование для исследования оптических спектров пропускания
2.5. Методика измерения и расчета спектров пропускания в ИК-области
2.6. Измерение фотопроводимости, пьезомодуля и АГМ-образов поверхности полимерных пленок
Глава 3. Исследование природы электретного состояния в пленках на основе винилиденфторида методами термоактивационной и инфракрасной спектроскопии
3.1. ИК-спектроскопия полимерных пленок
3.2. Трехслойная структура фторполимерных пленок
3.3. Термостимулированная релаксация поверхностного

потенциала (ТСРПП).
3.4. Модель формирования и релаксации электретного
состояния в пленках гомополимера и сополимера винилиденфторида
стетрафторэтиленом
Заключение
Библиография

Введение.
Актуальность темы. В последнее время среди пьезоэлектрических материалов особое место занимает поливинилиденфторид (ПВДФ), высокая пьезоактивность которого выделяет данный материал среди полимерных сегнетоэлектриков. Уникальные электрофизические и прикладные свойства данного полимера объясняют тот нарастающий интерес к исследованию активных диэлектрических свойств пленок, * который стал особенно заметен в последние 3-5 лет. Возможность
создания в полимерных пленках ПВДФ высоких полей, и такие отличные механические качества как гибкость, прочность, эластичность обеспечили более эффективное применение данного полимера по сравнению с другими широко известными пьезоэлектрическими материалами (кварц, титанат бария, пьезокерамика) для осуществления пьезо- и пиропреобразователей.
Как известно, активные диэлектрические свойства полярных полимеров наиболее ярко проявляются после поляризации в электрическом поле, т.е. после формирования в них электретного состояния. Более того, технические характеристики изделий на основе

пленочных полимеров, их температурная, радиационная стойкость определяются в конечном итоге процессами накопления и релаксации заряда в полимерных пленках. Поэтому исследование природы электретного эффекта необходимо для понимания процессов, происходящих в таких материалах, и, следовательно, получения возможности прогнозирования и целенаправленного изменения их функциональных свойств.
В большинстве случаев ПВДФ и его сополимеры исследовались, в основном, на предмет пьезо- и пиросвойств, а электретный эффект в таких объектах исследован недостаточно. Все это в значительной степени

1.3. Методы исследования диэлектриков
1.3.1. Теория термоактивационных процессов
Одними из самых информативных методов исследования полупроводников и диэлектриков стали за последние годы методы термоактивационной спектроскопии. Несмотря на специфические особенности каждого отдельно взятого метода, в общих чертах сущность методов заключается в следующем. Исследуемый образец с помощью какого-либо возбуждения переводится в неравновесное состояние, которое “замораживается” при охлаждении до низкой температуры. Затем, при монотонном увеличении температуры инициируется переход образца из возбужденного неравновесного состояния в равновесное и регистрируется изменение свойства, вызванное релаксационным процессом (например, ток - тогда метод носит название термостимулированной деполяризации -ТСД). Метод ТСД может дать ценную информацию о дипольной, объемнозарядовой поляризации, электронной, атомной, поляризации на границе (Максвелла-Вагнера) при соответствующем варьировании и учете таких условий поляризации и деполяризации, как напряженность поляризующего поля, температура, время поляризации, материал ■л электрода и скорость нагревания [1,103,104]. В случае исследования
тонких полимерных пленок (например, ПВДФ) поляризация образца может осуществляться в поле коронного разряда. В этом аспекте интересным становится возможность изучения термостимулированной релаксации потенциала (ТСРПП). К достоинствам данного метода можно отнести возможность многократного исследования материалов без изменения экспериментальных условий при поляризации и последующем проведении термостимулированных исследований, то есть материалы исследуются в режиме, в котором они эксплуатируются. В этом случае