Электроактивные полимерные системы на основе пористых пленок поливинилиденфторида

• Автор: Дмитриев, Иван Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. Структурные особенности электроактивных систем на основе поливинилиденфторида обзор литературы.

1.1. Поливинилиденфторид как материал для использования

в качестве преобразователей энергии

1.1.1. Механизмы электромеханического отклика в полимерах.

1.1.2. Структура и свойства поливинилиденфторида

1.1.3. Подходы к формированию электроактивных

систем на основе пленок поливинилиденфторида

1.2. Структурные аспекты получения ориентированных и микропористых пленок поливинилиденфторида с пьезоактивными свойствами.

1.2.1. Кристаллизация в условиях одноосного напряжения.

1.2.2. Формирование в образцах структуры с жесткоэластическими свойствами.
1.3. Перспективы поливинилиденфторида как компонента композиционных систем.
1.4. Постановка задачи исследования.
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования.
2.1. Получение экструдированных пленок поливинилиденфторида
2.2. Получение ориентированных пленок поливинилиденфторида
2.3. Получение микропористых пленок
поливинилиденфторида
2.4. Получение композиционных систем
поливинилиденфторидполипиррол
2.5. Методы исследования надмолекулярной структуры образцов поливинилиденфторида.
2.6. Методы исследования характеристик пористой структуры и поверхности пленок поливинилиденфторида и композиционных систем на его основе.
2.7. Исследование механических свойств
2.8. Методики измерения электрических свойств.
2.9. Поляризация пленок поливинилиденфторида и исследование их пьезоэлектрических свойств
ГЛАВА 3. Влияние ориентирующих воздействий на структуру и свойства пленок поливинилиденфторида
3.1. Влияние условий кристаллизации расплава на
структуру экструдированных пленок.
3.2. Закономерности полиморфных превращений при ориентационной вытяжке экстудированных пленок.
3.3. Влияние отжига на структуру ориентированных пленок.
3.4. Изменение плотности пленок в процессе ориентационной вытяжки
3.5. Влияние ориентирующих воздействий на молекулярную подвижность поливинилиденфторида
3.5.1. Влияние ориентирующих воздействий на диэлектрическую релаксацию в ориентированных
пленках
3.5.2. Динамический механический анализ ориентированных образцов.
ГЛАВА 4. Получение пористых пленок поливинилиденфторида и
исследование их структуры.
4.1. Процесс формирования микропористой структуры
4.2. Деформационное поведение жесткоэластических
пленок
4.3. Влияние кратности фильерной вытяжки и температуры отжига на деформационное поведение отожженной пленки
4.4. Изменения структуры в процессе изометрического
отжига по результатам измерения скорости звука.
4.5. Влияние отжига на молекулярную подвижность поливинилиденфторида
4.6. Развитие микропористой структуры при растяжении жесткоэластических пленок.
ГЛАВА 5. Свойства композиционных систем
поливинилиденфторидполипиррол.
5.1. Формирование слоев полипиррола на поверхности пористых пленок поливинилиденфторида
5.2. Электрические свойства композиционных систем
5.3. Механические свойства и термодеформационное поведение композиционных систем.
5.4. Пьезоэлектрические свойства композиционных систем
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Работа выполнена в ИВС РАН в лаборатории физической химии полимеров. ПВДФпол и пиррол и в обсуждении полученных результатов. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованной литературы. Работа изложена на 4 страницах, содержит таблиц и рисунков, список литературы включает 0 наименований. ГЛАВА 1. Физические явления, возникающие в полимерах при воздействии внешних полей, весьма разнообразны. Многие полимеры являясь пьезо, пиро, сегнетоэлектриками или электретами способны эффективно преобразовывать разные виды энергии, благодаря чему их часто относят к активным диэлектрикам 5, . Механическое воздействие на полимер приводит не только к появлению упругой деформации, но может вызывать электрические и тепловые эффекты. Такими свойствами обладают нецентросимметричные кристаллы в них при воздействии механических напряжений возникает прямой пьезоэлектрический эффект преобразование механического воздействия в электрический сигнал. Возникающая при пьезоэффекте поляризованность Р пропорциональна механической деформации X X где пьезоэлектрический модуль. Пьезоэлектрический эффект впервые был обнаружен Кюри в г. Для понимания природы пьезоэффекта в полимерах большое значение имеют представления, развитые авторами , о том, что пьезоэффект могут проявлять не только нецентросимметричные кристаллы, но и т. Электрическое поле вызывает в полимерных диэлектриках электрострикцию, диэлектрические потери и поляризацию, хотя в кристаллах с особенной нецентросимметричной структурой могут наблюдаться обратный пьезоэффект и электрокалорический эффект 5. Подстрочные символы при электромеханических параметрах меняются для от 1 до 3, а для от 1 до 6. Важным параметром, описывающим эффективность пьезоэлектрического преобразования, является константа электромеханической связи Щ. Физический смысл параметра у это доля механической энергии, превращенной пьезоэлектриком в электрическую , . Для технических применений наиболее важными являются компоненты пьезомодуля г, гз2 и г. Индексы присвоены с учетом того, что оси У и 2 лежат в плоскости пленки, а ось 3 перпендикулярна плоскости пленки и является осью поляризации . Измерение пьезоконстант можно осуществлять, используя как прямой, так и обратный пьезоэффект, так как пьезоэлектричество характеризуется однозначным соответствием прямого и обратного эффектов. Пьезомодули г и г определяют путем измерения электрического заряда, возникающего в режиме одноосного растяжения г обычно в режиме сжатия. Пьезоэлектричество в полимерах впервые наблюдал Кельвин в г. С момента обнаружения Каваи в г. В связи с многофазностью структуры полимеров описание механизмов электромеханических явлений в них осложнено. В соответствии с определением, данным в , пьезоэффект это явление, присущее телам с определенной структурой кристаллитов иили определенной симметрией структуры. Однако пьезоэффектом часто называют любой наблюдаемый электромеханический отклик, в том числе и в аморфных полимерах . В связи с этим не всегда бывает понятно, какое именно физическое явление подразумевается под пьезоэффектом в данном полимере. Очевидно, что необходимо разграничивать понятия пьезоэффекта в классическом понимании как чисто кристаллического явления и макроскопического пьезоэффекта, который в случае полимеров, как правило, представляет собой результирующую величину от разных по своей природе электромеханических и механоэлектрических эффектов. При деформации природных полимеров часто наблюдается возникновение электрического отклика. Это происходит благодаря тому, что макромолекулы этих соединений ориентированы иногда они образуют в пространстве закрученные спирали и содержат в своем составе полярные группы, располагающиеся несимметрично, что приводит к возникновению нес компенсированного дипольного момента. Такой тип пьезоэффекта не является следствием остаточной или спонтанной поляризации, и представляет собой явление изменения диэлектрической проницаемости материала изза изменения конформации и конфигурации молекул с полярными группами.