Bilim İnsanları, Ayarlanabilir Özellikler ile Farklı PVDF Tabanlı Blok Kopolimerleri Üretmek için Bir Metot Oluşturuyor
Fotoğraf: PVDF’nin bir blok kopolimeri (siyah) ve yalıtıcı bir polimer zinciri (mavi) bir blok kopolimeri oluşturur. Faz ayrımı ile bloklar filmlerde toplanır. Dielektrik özellikler, değişen kompozisyon ve blokların uzunluğu ile ayarlanabilir. (Görüntü kredisi: Polimer Bilimi Bölümü, Groningen Üniversitesi)
Poliviniliden florür veya kısaca PVDF, çeşitli benzersiz özelliklere sahip olan ve muhtemelen enerji ya da bilgi depolamak için kullanılabilen bir ferroelektrik polimerdir. Bununla birlikte, PVDF’nin bir büyük dezavantajı vardır – spesifik özellikleri geliştirmek için ek fonksiyonel gruplar eklendiğinde, ferroelektrikliği etkilenir. Bu sorunun üstesinden gelmek için, Groningen Üniversitesi’nden araştırmacılar, PVDF’den ferroelektrikliklerine müdahale etmeden özelliklerini ayarlamalarını sağlayan blok kopolimerleri geliştirdi.
Araştırmacılar, bu ferroelektrik polimerin nasıl çalıştığını incelemekle birlikte, uygulamalarını esnek organik elektronikler içerecek şekilde genişletmek istedi. Çalışma sonuçları 6 Şubat 2019 tarihinde Nature Communications dergisinde bildirilmiştir.
PVDF polimerleri, bir elektrik alan uygulandığında kolayca hizalanabilen dipollere sahip kutupsal yapılara sahiptir. Elektrik alanın yönünü değiştirerek, dipollerin yönünü tersine çevirmek mümkündür. Bu nedenle, materyal değiştirilebilir bir davranış sergiler ve bu bilgi depolamak için kullanılabileceğini gösterir. PVDF polimerinde dipollerin varlığı ve yüksek dielektrik sabiti nedeniyle, kapasitörlerde enerji depolanması, ferroelektrikliği bu kapasitörlerin verimliliğini düşürse de, bir seçenek sağlayabilir.
Faz Ayırma
Bu sorun malzemeyi değiştirerek çözülebilir.
“Bununla birlikte, yan zincirleri bağlayarak molekülleri değiştirmek, ferroelektrik özelliklerini etkiler.”
Ivan Terzic, Çalışma Öncesi Yazar ve Doktora Öğrencisi, Polimer Bilimi Bölümü, Groningen Üniversitesi.
Doktora öğrencisi Niels Meereboer ile birlikte; ve danışmanları ve Polimer Bilimi Profesörü Katja Loos, Terzic, bir blok kopolimer oluşturmak üzere yalıtıcı bir polimer zincirine bağlanabilen, işlevselleştirilmiş bir uç gruba sahip olan bir trifloroetilen ve viniliden florür kopolimeri oluşturmak için bir yöntem geliştirmiştir. Araştırmacılar daha sonra nanometre ölçeğindeki alanlarının, bloklar arasındaki faz ayrımı yoluyla malzeme tarafından oluşturulduğunu gösterdi. Bu küçük alanlar, bloklar arasındaki orana bağlı olarak, küresel, silindirik veya lamelli gibi çeşitli şekiller alır.
Bağımsız Filmler
Terzic, “Diğerleri PVDF blok kopolimerleri hazırlamaya çalıştılar, ancak yalnızca kısa polimer zincirleri olan bloklar üretebileceklerini bildirdi. Bu durumda, bloklar karışır ve faz ayrımı göstermez. ”Blok tipini değiştirerek ve yeterli uzunlukta blok kopolimerler hazırlayarak, araştırmacılar malzemenin özelliklerini başarıyla ayarladılar. Bu çalışmanın önemli bir kısmı, yeterli mekanik özelliklere sahip serbest duran polimer filmler yapma potansiyeli idi. Terziç, “Bu, malzemenin özelliklerini araştırmamıza izin verdi” dedi.
Ek olarak, Terzic PVDF ve inorganik nano nesneler arasındaki etkileşimi arttırmak ve ayrıca polimer içindeki dağılmalarını arttırmak için blok kopolimerleri uyguladı. Örneğin, manyetik nano partiküller, ferroelektrik özelliklerin yanı sıra ferroelektrik özelliklere sahip olan ve birlikte kombine edilebilecekleri anlamına gelen multiferroik bir materyal oluşturmak için PVDF’ye eklenebilir. Ek olarak, PVDF’nin davranışını değiştirmek, enerjinin daha verimli bir şekilde geri alınmasını sağlayabilir.
Terziç, “Bu, depolanan enerjinin defibrilatörler gibi hızlı bir şekilde serbest bırakılması gerektiğinde kullanılabilecek yüksek verimli bir kapasitör yapmamıza ya da doğru akımı güneş panellerinden alternatif akıma dönüştürmemize olanak sağlayacaktır” dedi.
“Bunu PVDF’nin ferroelektrik ve diğer özellikleri hakkındaki anlayışımızı arttırmak için kullanabiliriz, aynı zamanda yeni uygulamalar için de kullanabiliriz. Organik PVDF, genellikle kurşun içeren bazı inorganik ferroelektriklerin aksine, esnek, hafif ve toksik değildir. Biyo-uyumludur, bu yüzden tıbbi uygulamalar başka ilginç bir olasılıktır.”
Ivan Terzic, Çalışma Öncesi Yazar ve Doktora Öğrencisi, Polimer Bilimi Bölümü, Groningen Üniversitesi.
Kaynak: azom.com
