铁电聚合物PVDF(聚偏二氟乙烯)具有令人感兴趣的特性，可用于存储信息或能量。PVDF的一个主要缺点是，如果添加额外的官能团以改善某些性能，这也会干扰其铁电性。为了解决这个问题，格罗宁根大学的科学家们用PVDF制造了嵌段共聚物，使其铁电性保持完整，但允许它们调整其特性。他们不仅希望研究这种聚合物的工作原理，还希望扩大其用途，包括柔性有机电子产品。结果于2月6日发表在Nature Communications杂志上。
PVDF聚合物具有带偶极子的极性结构，其可以与电场的施加对齐。通过改变电场的方向可以反转偶极子的方向。因此，该材料显示可切换的行为，这意味着它可以用于信息存储。PVDF中偶极子的存在及其高介电常数意味着电容器中的能量存储也可以是一种选择，尽管其铁电性会降低这种电容器的效率。
相分离
修改材料可能会解决此问题。“但是，通过连接侧链来修饰分子会影响它们的铁电性能”，Ivan Terzic博士解释说。格罗宁根大学高分子科学系的学生，也是Nature Communications论文的共同第一作者。
和他的博士同行一起 学生Niels Meereboer及其主管，高分子科学教授Katja Loos，Terzic设计了一种生产偏二氟乙烯和三氟乙烯共聚物的方法，该共聚物具有官能化端基，可与绝缘聚合物链连接形成嵌段共聚物。接下来，科学家们发现，这种材料通过块之间的相分离形成纳米尺度的小区域。这些区域采用不同的形状 - 例如层状，圆柱形或球形 - 取决于块之间的比例。
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Terzic：'其他人已经尝试制备PVDF嵌段共聚物，但它们只能生产具有短聚合物链的嵌段。在这种情况下，块混合并显示没有相分离。通过改变嵌段的类型和制备足够长度的嵌段共聚物，科学家们能够调整材料的性质。这项工作的一个重要部分是能够制造具有令人满意的机械性能的自支撑聚合物薄膜。“这让我们可以调查这些材料的特性。”
Terzic使用嵌段共聚物来改善PVDF与无机纳米物体之间的相互作用，并改善它们在聚合物内部的分散。例如，可以将磁性纳米颗粒添加到PVDF中以产生具有铁电和铁磁性质的多铁材料，这意味着它可以被耦合。此外，改变PVDF的行为可以使能量检索更有效。“这将使我们能够制造一种高效的电容器，可以在需要快速释放存储能量的地方使用，例如在除颤器中或将太阳能电池板的直流电转换为交流电。”
工具箱
总的来说，作者已经创建了一个工具箱，用于生产具有可调性质的不同PVDF基嵌段共聚物。“我们可以利用它来增加我们对PVDF的铁电和其他性能的理解，同时也可以用于新的应用，”Terzic说。'有机PVDF具有柔韧性，轻质和无毒性，与一些通常含有铅的无机铁电体相反。它具有生物兼容性，因此医疗应用是另一种有趣的可能性。