Relations entre la structure et les propriétés piézoélectriques des films minces composés de nanofibres de poly(vinylidene fluoride) alignées par électrofilage

Au cours des deux dernières décennies, de nombreuses études sur les nanofibres piézoélectriques (NF) préparées à partir de poly(vinylidene fluoride) (PVDF) et de ses copolymères, y compris les NF uniques, les mats non tissés de orientation aléatoire et les NF alignées, ont été rapportées. Cependant, les études sur les relations entre le diamètre des NF en PVDF, l'orientation des cristaux de phase β à l'intérieur des NF, et les propriétés piézoélectriques des NF restent encore limitées. Dans cette étude, l'effet du diamètre de la fibre sur l'agencement/orientation moléculaire interne et les propriétés piézoélectriques des films minces de NF PVDF alignés a été examiné. Des films minces piézoélectriques composés de NF PVDF densément empilées et alignées uniaxialement, avec des diamètres variant de 228 à 1315 nm, ont été préparés par électrofilage avec un collecteur rotatif et un pressage à chaud et un polissage successifs. L'effet des diamètres des NF en PVDF sur leurs structures internes, ainsi que sur les propriétés piézoélectriques des films minces, a été étudié. Tous les NF préparés contenaient principalement des cristaux de phase β avec une cristallinité totale similaire. L'orientation des cristaux de phase β à l'intérieur des NF augmentait avec l'augmentation du diamètre des fibres, ce qui a conduit à un coefficient piézoélectrique transversal (d31) amélioré pour les films minces. La tension de sortie des films minces préparés a atteint un maximum de 2,7 V à 104 Hz.