Roles of Interlayer Diffusion and Confinements in Manipulating Microstructural Evolutions in Multilayer Assembled Polyvinylidene Fluoride/Poly(methyl methacrylate) Films for Tunable Dielectric and Piezoelectric Performances

聚偏氟乙烯 材料科学 结晶度 压电 电介质 甲基丙烯酸甲酯 相(物质) 扩散 图层(电子) 化学工程 聚合物 复合材料 光电子学 共聚物 有机化学 工程类 化学 物理 热力学
作者
Wei Zhao,Mengxia Zhang,Huagui Zhang,Jiabin Shen,Bo Lü,Binbin Dong,Chuntai Liu,Abderrahim Maazouz,Khalid Lamnawar
出处
期刊:ACS applied polymer materials [American Chemical Society]
卷期号:3 (8): 3843-3854 被引量:7
标识
DOI:10.1021/acsapm.1c00424
摘要

We present the multilayer assembly of polyvinylidene fluoride (PVDF)/poly(methyl methacrylate) (PMMA) films through a continuous and scalable layer-assembly process, where the effects of interlayer diffusion and confinements are highlighted. It is found that interlayer diffusion and confinements are strongly dependent on the layer compositions and sizes, which significantly govern the evolutions of the layer architecture and microstructure in the assembled films. Interlayer diffusion driven by the entropic advantage stabilizes the layered morphology in spite of the viscoelastic contrast between components. The overall crystallinity in confined PVDF layers is suppressed by the improved geometrical confinement with the reduction in layer thicknesses and/or by the enhanced molecular confinement with the increase in the fraction of PMMA. Meanwhile, an increasingly favorable formation of an electroactive β-phase is identified particularly for PVDF-rich films. Specifically, the crystallinity of the β-phase reaches around 25% for PVDF/PMMA (75/25) composition. The molecular origin for the β-phase is attributed to the intense stretching that induces the chain conformation of all-trans zigzag during layer assembly. In addition, the dielectric constant of films reaches a higher level of ∼30 depending on the fraction of the β-phase and molecular orientations that evolved from the multilayered assembly. Intriguingly, the piezoelectric output voltage and current, respectively, reach 7.4 V and 0.7 μA and demonstrate the tunable energy-harvesting capability. Both dielectric and piezoelectric performances for these films are found to be mainly contributed by the polarizations of β-phase crystals, where the interlayer diffusion, layer compositions, and sizes further influence significantly those electric responses by governing the charge transport across layers. Mechanisms for these electric responses are further clarified. Our work clearly reveals how the interlayer diffusion and confinements manipulate the microstructure evolutions under real micro-/nanolayer assembly processing conditions in order to up-scale PVDF-based multilayer films for lightweight and flexible capacitors and piezoelectric nanogenerators for electronic devices.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
GSQ完成签到,获得积分10
刚刚
mikebai完成签到,获得积分10
1秒前
医生小白完成签到 ,获得积分10
1秒前
常葶完成签到,获得积分10
3秒前
方半仙完成签到,获得积分10
8秒前
顾矜应助常葶采纳,获得10
8秒前
Dawn完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
mojomars完成签到,获得积分10
13秒前
柠萌完成签到 ,获得积分10
13秒前
Fei发布了新的文献求助30
17秒前
精明秋完成签到,获得积分10
19秒前
Qiancheni完成签到,获得积分10
20秒前
流沙无言完成签到 ,获得积分10
20秒前
小小智完成签到,获得积分10
22秒前
七七完成签到 ,获得积分10
22秒前
Minjalee完成签到,获得积分10
24秒前
xyzlancet完成签到,获得积分10
24秒前
Ida完成签到 ,获得积分10
28秒前
Tonald Yang完成签到,获得积分10
30秒前
Beyond095完成签到,获得积分10
33秒前
苦行僧完成签到 ,获得积分10
35秒前
自信放光芒~完成签到 ,获得积分10
35秒前
轩仔完成签到 ,获得积分10
35秒前
鱼儿忆流年完成签到 ,获得积分10
36秒前
认真的焦完成签到 ,获得积分10
39秒前
41秒前
41秒前
daisy完成签到 ,获得积分10
44秒前
菜芽君完成签到,获得积分10
44秒前
丽莉发布了新的文献求助10
46秒前
Fei发布了新的文献求助30
48秒前
我是老大应助丽莉采纳,获得10
53秒前
行走在科研的小路上完成签到,获得积分10
54秒前
浩浩完成签到 ,获得积分10
54秒前
人类繁殖学完成签到 ,获得积分10
54秒前
56秒前
11完成签到 ,获得积分10
56秒前
英勇的红酒完成签到 ,获得积分10
57秒前
小文子完成签到 ,获得积分10
57秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2000
Microlepidoptera Palaearctica, Volumes 1 and 3 - 13 (12-Volume Set) [German] 1122
Дружба 友好报 (1957-1958) 1000
The Data Economy: Tools and Applications 1000
Regression-Based Normative Data for Psychological Assessment 700
Mantiden - Faszinierende Lauerjäger – Buch gebraucht kaufen 700
PraxisRatgeber Mantiden., faszinierende Lauerjäger. – Buch gebraucht kaufe 700
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3099819
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2751281
关于积分的说明 7612331
捐赠科研通 2403098
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1275171
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 616276
版权声明 599053