聚偏氟乙烯共混体系的压电性及其分子运动

聚偏氧乙烯(PVDF)的压电效应近年来引起了人们的极大兴趣,为了探索PVDF共混体系中第二组分对薄膜压电性能的影响及开发新的压电材料,我们研究了PVDF的三个共混体系的压电性及其分子运动。这三个共混体系是: 1.PVDF+PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯);2.PVDF+F₂₆(偏氟乙烯-全氟丙烯共聚物),3. PVDF+F₂₄(偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物)。     

高温热处理对偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物高次结构的影响

聚偏氟乙烯(PVDF)及其一些共聚物,例如偏氟乙烯-四氟乙烯共聚物(PVDF/TFE)经过处理后呈现较强的压电性。许多研究表明它们是铁电聚合物,而且压电活性与样品的高次结构有关。松弛谱是研究结晶高聚物的高次结构的有力工具,近来,Koizumi等人报道了PVDF/TFE的热处理与松弛现象的关系。本文作者也报道了     

聚偏氟乙烯共混体系的压电性及其分子运动

聚偏氟乙烯(PVDF)的压电效应近年来引起了人们的极大兴趣,用它制成的各种换能器已得到了广泛应用,关于它的压电性及其分子运动已有报道。为了探索PVDF共混体系中第二组分对薄膜压电性能的影响及开发新的压电材料,我们研究了PVDF的三个共混体系的压电性及其分子运动。这三个共混体系是:     

偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物的分子链结构与多晶型现象

偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物(PVDF/TrFE)的合成及物性研究,是改善聚偏氟乙烯(PVDF)压电性的一种尝试。据文献报道,PVDF/TrFE 有明显的铁电性,以及强的压电性     

低压近场静电纺丝ZnO/PVDF复合微米纤维阵列的制备及压力传感性（英文）

利用低压近场静电纺丝技术制备了ZnO/PVDF(聚二偏氟乙烯)微米纤维平行阵列,通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量色散光谱(EDS)对ZnO/PVDF微米纤维进行了表征.该复合纤维的平均直径约为40μm.EDS分析测试证明ZnO纳米颗粒已经掺杂进入了平行微米纤维中.压电性能和电学性能测试结果表明,ZnO/PVDF微米纤维阵列的压电性能增强.研究结果表明,近场电纺丝ZnO/PVDF复合微米纤维阵列在压电型压力传感器和纳米发电机领域具有潜在的应用价值.     

低压近场静电纺丝ZnO/PVDF复合微米纤维阵列的制备及压力传感性

利用低压近场静电纺丝技术制备了ZnO/PVDF(聚二偏氟乙烯)微米纤维平行阵列, 通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量色散光谱(EDS)对ZnO/PVDF微米纤维进行了表征. 该复合纤维的平均直径约为40 μm. EDS分析测试证明ZnO纳米颗粒已经掺杂进入了平行微米纤维中. 压电性能和电学性能测试结果表明, ZnO/PVDF微米纤维阵列的压电性能增强. 研究结果表明, 近场电纺丝ZnO/PVDF复合微米纤维阵列在压电型压力传感器和纳米发电机领域具有潜在的应用价值.     

PMMA/PVDF共混对PVDF的β相构型影响的研究

采用溶液法制备了不同含量的聚甲基丙烯酸甲酯/聚偏二氟乙烯(PMMA/PVDF)共混薄膜,利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射谱(XRD)、和差热分析法(DSC)对共混薄膜的结晶行为进行了分析。结果表明,共混物中PMMA的含量对PVDF的β相构型有明显影响:PMMA/PVDF=30/70共混物中β相含量最高。为提高PVDF薄膜的铁电性能提供了新的研究方法。     

聚偏氟乙烯基含氟聚合物介电和储能研究进展

聚偏氟乙烯（PVDF）和偏氟乙烯（VDF）／三氟乙烯（TrFE）二元共聚物以其优异的铁电、压电性能而备受关注。近年来,该类聚合物经物理／化学改性后表现出非常优异的介电、储能性能,尤其在高储能放电电容器领域被寄予厚望。经分子组成优化和挤出拉伸处理的PVDF基含氟聚合物在室温下具有高介电常数（12～60）,高击穿电场强度,...     

聚偏氟乙烯膜亲水化改性的研究进展

聚偏氟乙烯(PVDF)膜以其优良的机械、化学性能在膜法水处理领域中广泛使用。在长期使用中由于PVDF膜的强疏水性导致水通量下降、有机物质的吸附,需要频繁的反冲洗和化学清洗。这就导致膜本身的机械性能受损,膜使用寿命下降及运行成本大大增加,因此对PVDF膜的亲水化改性研究具有重要意义。本文对国内外PVDF膜的亲水化改性方法进行分类,并详细介绍各种改性方法的优缺点及研究现状。最后对PVDF膜亲水化改性需要解决的问题及其应用前景进行了展望。     

高性能聚偏氟乙烯基柔性压电材料的设计策略进展

压电现象在新能源开发、 传感、 医药材料设计及可穿戴电子设备中具有广泛的潜在应用, 并受到普遍重视. 在压电材料中, 聚偏氟乙烯(PVDF)及其共聚物因具有良好的柔韧性、 易加工性、 稳定性和生物相容性等优点而备受关注. 本文综合评述了近年来在制备工艺和材料复合两个维度提高PVDF基压电材料输出性能的研究进展. 在研究PVDF压电性原理的基础上, 阐释了流延法、 静电纺丝法、 拉丝法及纳米限域策略等工艺和添加小分子、 高分子、 石墨类粒子及无机纳米粒子等复合策略提升其压电性能的机理. 这些制备工艺的提高和填料的掺杂有助于偶极子的排列和高β相的形成. 最后, 对目前存在的一些挑战进行了概述和讨论, 并对PVDF基材料的发展前景提出展望.     

单轴拉伸对聚偏二氟乙烯薄膜压电响应性能的影响

采用溶液涂覆成膜工艺制备聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜，对其进行单轴拉伸制得不同拉伸比(R=3, 5, 7)的PVDF薄膜.研究了不同拉伸比对薄膜化学结构、结晶行为、铁电性能及压电响应性能的影响，实现了对PVDF结晶相的本征压电响应性能的增强.单轴拉伸使PVDF结晶度提高，同时促使其结晶相由α相向β相转变；拉伸比越大，极性β相相对含量越高，当拉伸比为7时，薄膜β相的相对含量最高达到85.12%，此时薄膜的电输出性能最佳：外加电场为200 MV/m时，其剩余极化强度为2.69μC/cm~2；应变为5%时，其平均闭路电流密度为58.92 nA/cm~2，平均开路电压为89.70 mV.     

高β相聚偏氟乙烯基复合体系的制备及压电性能

为了提高聚偏氟乙烯(PVDF)的压电性能,需要寻找有效的途径来提高PVDF的电活性相(β相)含量。 通过水热法成功合成了Ag、ZnO以及二者复合(Ag-ZnO)的3种类型纳米粒子,并与PVDF共混形成PVDF复合薄膜。 通过表征PVDF复合材料的形貌,结晶性能和压电性能,可以发现Ag-ZnO复合纳米粒子的协同作用可以有效提高PVDF的结晶性能和压电性能。 此外,通过单轴拉伸可以使得所有PVDF膜的β相含量得到进一步提高,其中拉伸后的PVDF/Ag-ZnO纳米颗粒(P-C)的β相物质的量分数最高,达到70.0％,最佳的压电系数(d₃₃)达到了31.0 pC/N。     

增强复合静电纺纳米纤维膜

静电纺丝纳米纤维膜具有孔隙率高、孔径小、透气性好等优良性能。但由于纤维太细,且纤维间没有有效的粘结,其强度较低,严重限制了它的应用。本文采用高/低熔点热熔性的两种高聚物进行混合静电纺丝,制备了聚丙烯腈/聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PAN/PVDF-HFP)、聚偏氟乙烯/聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF/PVDF-HFP)复合纳米纤维膜,并通过110℃、3MPa、5min的热压后处理,使PVDF-HFP部分熔融,制得具有点粘结的增强复合纳米纤维膜。测试结果显示,较处理前,增强PAN/PVDF-HFP、PVDF/PVDF-HFP复合纳米纤维膜的拉伸断裂强度分别提高了923.1%和665.7%,达到17.8MPa和26.9MPa,且同时保留了优良的孔隙率与透气性能。     

碳纳米管的加入对聚偏氟乙烯/丙烯酸酯共混物形状记忆性能的影响

利用聚偏氟乙烯(PVDF)微小结晶的物理交联点作用,制备了形状记忆性能优异的聚偏氟乙烯/丙烯酸酯聚合物(PVDF/ACM)共混材料。为提高其形状回复应力,又将碳纳米管(CNT)引入该共混体系中,系统研究了PVDF/ACM/CNT三元体系纳米复合材料的制备、结构及性能。结果表明,碳纳米管在PVDF/ACM体系中分散均匀;在基本保持其形状记忆性能的前提下,加入质量分数为4%的CNT,材料在25℃时的储能模量由2000 MPa提高至3130 MPa。     

聚偏氟乙烯薄膜压电性的研究

本文研究了聚偏氟乙烯的压电性。聚偏氟乙烯薄膜是用DMA溶剂浇铸而成,然后进行单轴拉伸,并采用热驻极的方法使薄膜成极。实验结果表明,压电活性依赖于拉伸比、极化电场、极化温度和极化时间。此外,还研究了聚偏氟乙烯压电薄膜的稳定性和某些使用特性。     

表面引发的原子转移自由基聚合法在聚偏二氟乙烯表面制备可控的聚甲基丙烯酸甲酯刷

采用表面引发的原子转移自由基聚合法(ATRP)在聚偏二氟乙烯(PVDF)表面制备结构可控的聚甲基丙烯酸甲酯刷。通过碱处理和紫外光照溴代的方法,将ATRP引入到PVDF表面; 然后采用ATRP法将甲基丙烯酸甲酯接枝到溴代的PVDF表面。采用傅里叶变换红外光谱和X-射线光电子能谱对改性前后PVDF表面的结构进行了表征。结果表明甲基丙烯酸甲酯成功地接枝到了PVDF表面。     

铁电高分子聚偏氟乙烯-三氟乙烯的凝聚态结构与性能调控研究进展

高分子的凝聚态结构具有多层次性,在微纳米尺度上有效地控制高分子的凝聚态结构,进而探索在微纳米尺度上凝聚态结构与性能的关系,将为高分子分子层次和宏观层次的结构与性能之间架起桥梁。本文综述了近年来我们课题组在铁电高分子聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物方面的研究及其进展。发展了在纳米尺度上控制高分子片晶取向的新方法并应用到聚偏氟乙烯-三氟乙烯体系,构筑了取向高度有序的铁电高分子纳米结构阵列,分析了片晶取向与聚偏氟乙烯-三氟乙烯微观铁电和压电性能之间的关系,有效降低了以聚偏氟乙烯-三氟乙烯为主要材料的有机铁电非易失性存储器的读写电压。     

聚偏氟乙烯膜三维离子传输通道的构建及其在全钒液流电池中的性能研究

随着新能源技术的不断发展, 大规模储能技术受到了广泛的关注. 全钒液流电池因其容量和功率设计灵活、安全可靠、寿命长等优势成为发展较快的储能电池之一. 离子膜作为液流电池的关键部件, 对电池的能量转化效率、寿命和成本具有显著影响. 本工作以高化学稳定性的聚偏氟乙烯作为膜材料, 利用聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮分别作为模板和稳定剂, 在聚偏氟乙烯膜内成功构建了具有较好H/V离子选择性的三维离子传输通道. 电池性能测试表明, 该聚偏氟乙烯(PVDF)离子膜有着出色的化学稳定性, 在100 mA•cm^-2电流密度下, 具有98%以上的电流效率和83.5%的能量效率. 此外, 聚偏氟乙烯具有价格低的显著特点, 使其在全钒液流电池中有较好的应用前景.     

形状记忆聚偏氟乙烯/丙烯酸酯/碳纳米管纳米复合材料的导电及导热性能

利用聚偏氟乙烯(PVDF)微小结晶的物理交联点作用,制备了形状记忆性能优异的聚偏氟乙烯/丙烯酸酯聚合物(PVDF/ACM)共混材料,为提高其导电及导热性能,于其中引入了碳纳米管(CNT),系统研究了PVDF/ACM/CNT三元体系纳米复合材料的导热及导电性能。结果表明,碳纳米管在PVDF/ACM体系中分散均匀;在基本保持其形状记忆性能的前提下,碳纳米管的加入使材料导热性能及导电性能有较大程度的提高:质量分数为4%的CNT使材料25℃的电阻值降低至5000Ω/square,导热系数提高至0.157 W/(m·K)。     

聚偏氟乙烯/蒙脱土纳米复合材料的形态结构

采用有机改性的蒙脱土与聚偏氟乙烯熔融共混, 制备了聚偏氟乙烯/蒙脱土纳米复合材料. 利用X射线衍射分析、透射电子显微镜(TEM)和Molau实验研究了复合材料的微观结构. 通过X射线衍射、傅里叶变换红外光谱(FTIR)以及差热扫描(DSC)研究了有机改性蒙脱土对聚偏氟乙烯结晶结构的影响. 结果表明, 有机改性蒙脱土在聚偏氟乙烯中以插层、剥离和碎片的形式存在. 在X射线衍射谱中发现蒙脱土的(001)峰向低角方向移动, 在TEM中可见到剥离的片层碎 片.蒙脱土的引入改变了聚偏氟乙烯的结晶结构, 导致了具有压电性能的β相形成, 引起α相内应力的产生, 同时也导致了聚偏氟乙烯基体的结晶度下降, 球晶尺寸随蒙脱土含量明显减少. 蒙脱土引起的β相在 160℃退火表明是相当稳定的. 根据这些实验结果, 对由于蒙脱土的引入引起的聚偏氟乙烯结晶结构的变化提出了可能的解释.