压电聚合物微纳米薄膜的分子取向分析与极化反转研究

有机压电聚合物薄膜在大面积、可弯曲、轻重量高频换能器和抗冲击压力、振动测量等的制备中具有其它材料无法比拟的优势，并可用于很多新型有机压电器件制备，但缺点是压电性比无机材料弱，并随厚度降低呈现尺寸效应和界面效应造成的严重退化。由于压电聚合物比无机压电材料的结构复杂得多，目前对其薄膜的处理、微观结构和压电铁电性能之间的关系了解还不成熟，对尺寸效应的起因和界面的作用还远未理解。聚合物压电性源于极性共价键的取向，然而系统解析分子取向以阐明薄膜性能变化的研究几乎没有。本项目拟在很宽的厚度、温度范围内，采用系列新型分析技术，从分子链段取向入手对P(VDF-TrFE)薄膜的结构、电性能、极化反转过程、微电畴和微观铁电性的变化进行深入系统研究，以探讨尺寸、界面效应的物理根源和偶极子耦合效应的具体作用方式。本研究对揭示有机压电薄膜的性能机理具有重要意义，对柔性换能器和其它新型有机压电器件的制备具有重要价值。

有机压电聚合物薄膜因具有大面积、可弯曲、轻重量等有点传统声学器件及多种新型有机器件中有重要应用价值，然而制备与结构性能关系研究远未成熟。本项目用简便的液相法制备了很宽厚度P(VDF-TrFE)薄膜，并采用系列新型分析技术如二维X射线衍射，掠入射X射线衍射，掠射反射红外及扫描压电力显微术等，从分子偶极矩取向入手对P(VDF-TrFE)薄膜的结构、电性能、微电畴和微观铁电性的等变化进行深入系统研究。本项目严格按照制定的研究计划开展工作，达到了预期的科研目标，取得了关于薄膜生长和分子取向对铁电性影响的系列新成果。. 本项目的主要科研成果如下：制备了厚度在20-300nm可极化翻转的系列P(VDF-TrFE)薄膜，对薄膜的分子取向随温度、厚度、组成等的变化进行了系统分析，并从能量变化角度出发对分子偶极的平躺变化规律进行了解释；阐述了结构变化对极化反转和微电畴运动的影响；制备了结构性能优异的聚合物薄膜及超薄膜及相关换能器。这些对聚合物薄膜生长和铁电物理及对柔性换能器和其它新型有机压电器件的制备具有重要参考意义。. 基于该项目的研究成果发表英文SCI引文索引论文7篇（含已接受2篇），中文EI收录论文1篇。国际会议邀请报告2次。申请专利2项。获得国际会议最佳海报奖1项。