科學家找到制造鐵電尼龍薄膜的簡單解決方案
時間：2020-01-03 11:23
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來源：互聯網
德國美因茨Max Planck聚合物研究所的Saleem Anwar和合作者已經開發出一種制造鐵電尼龍的有效方法。該技術為利用商用材料廉價生產鐵電尼龍薄膜提供了支持。這類薄膜有廣泛的潛在應用價值，包括機器人技術，生物醫學設備和能量收集。
眾所周知，尼龍是用于服裝的合成材料，但是某些類型的尼龍具有更為復雜的應用。尼龍由通過酰胺連接的重復脂肪族單元組成。脂肪族化合物是由碳和氫原子形成的開鏈材料，例如甲烷和乙烯。
自發極化
尼龍重復的脂肪族單元中的碳原子數賦予了它特殊的性質。當該數字為奇數時，尼龍是自發極化的鐵電體。因此，這種尼龍可用于制造電容器。憑借其機械性能，鐵電特性使奇數尼龍成為各種應用的理想之選。
根據該團隊的說法，“構造出能在鐵電相中結晶的光滑，光學透明，無針孔的奇尼龍薄膜是一個挑戰”。
團隊稱這種解決方案是一種可以在室溫下執行的低成本技術。尼龍不溶于大多數普通溶劑，因此尼龍溶液加工的第一步是找到合適的溶劑。 Anwar及其同事發現，三氟乙酸(TFA)和丙酮的混合物具有正確的性能，可用于少量奇數尼龍薄膜的溶液處理。
理想晶相
尼龍可以在不同的晶相中凝固，鐵電僅在這些可能的相中的一個中發生。這是無定型的氫鍵鏈結構使化合物極化的階段。在這項研究之前，奇數尼龍的鐵電相在室溫下通過固溶處理而產生。
尼龍薄膜是通過將溶液旋涂在玻璃基板上制成的。然后樣品在高真空中進行溶液淬滅，這將使組分凍結在無組織相中并除去殘留的溶劑。
作者將鐵電尼龍11電容器的性能;常規鐵電聚合物制成的電容器進行了比較。該測試著重于電容器在經受連續應力循環時保持極化狀態的能力。在一百萬次應力循環中，尼龍11電容器的性能優于傳統電容器。
