INVESTIGATION OF THE PHYSICAL PROPERTIES OF PVDF THIN FILMS OBTAINED BY 4D PRINTING

Abstract

В данной работе осуществлялся поиск оптимального способа создания сегнетоэлектрических наноструктурированных композитных материалов на основе пленок полимера поливинилиденфторида, изготовленных методом 4D-печати. Технология послойного наплавления позволяет использовать поливинилиденфторид и его сополимеры не только в микроэлектронике в качестве пиро- и пьезоэлектрических сенсоров, а также при создании элементов динамической памяти, органических солнечных элементов и применять в робототехнике. На первом этапе работы подобраны оптимальные параметры экструдирования для изготовления нити из порошка и гранул поливинилиденфторида. Следующий этап работы включал анализ и определение параметров печати по методу послойного наплавления нити для получения пленок наилучшего качества. С помощью сканирующей электронной микроскопии показано существование двух фаз - полярной β-фазы и неполярной α-фазы, где кристаллическая фаза наблюдается в виде ламеллярных кристаллов, хаотично ориентированных в матрице α-фазы. Проведены пироэлектрические измерения, выполненные динамическим методом, показавшие наличие заметного пироэлектрического отклика в пленках поливинилиденфторида, полученных с помощью аддитивных технологий, минуя стадию ориентационной вытяжки. Рассчитан пироэлектрический коэффициент, значения которого соответствуют величинам пирокоэффициентов для образцов поливинилиденфторида, полученных традиционными (стандартными) методами. In this work, we searched for the optimal way to create ferroelectric nanostructured composite materials based on 4D-printed polyvinylidene fluoride polymer films. Method fused deposition modeling allow using polyvinylidene fluoride and its copolymers not only in microelectronics as pyroelectric and piezoelectric sensors, as well as creating dynamic memory elements, organic solar cells and used in robotics. At the first stage of the work, the authors were selected optimal extrusion parameters for the manufacture of a thread from powder and granules. The next stage of the work included the analysis and determination of printing parameters by the method of layer-by-layer filament deposition to obtain the best quality of polymer films. Using scanning electron microscopy, the existence of two phases, a polar β-phase and a nonpolar α-phase, is shown, where the crystalline phase is observed in the form of lamellar crystals chaotically oriented in the α-phase matrix. Pyroelectric measurements performed by the dynamic method showed the presence of a noticeable pyroelectric response in polyvinylidene fluoride films obtained using additive technologies, bypassing the orientation extraction stage. The calculation of the pyroelectric coefficient gives values corresponding to the values of the pyroelectric coefficient for polyvinylidene fluoride samples obtained by traditional methods.