O polímero ferroelétrico PVDF (fluoreto de polivinilideno) tem propriedades interessantes e pode ser usado para armazenar informações ou energia. Uma das principais desvantagens do PVDF é que grupos funcionais extras adicionados para melhorar certas propriedades também interferem em sua ferroeletricidade. Para resolver isso, cientistas da Universidade de Groningen criaram copolímeros em bloco de PVDF que deixam sua ferroeletricidade intacta, mas permita que eles ajustem suas características. Eles queriam não apenas estudar como esse polímero funciona, mas também para ampliar seu uso para incluir eletrônicos orgânicos flexíveis. Os resultados foram publicados na revista Nature Communications em 6 de fevereiro.

Os polímeros PVDF possuem estruturas polares com dipolos que podem ser alinhados com a aplicação de um campo elétrico. A orientação dos dipolos pode ser revertida mudando a direção do campo elétrico. O material, portanto, mostra um comportamento comutável, o que significa que pode ser usado para armazenamento de informações. A presença de dipolos em PVDF e sua alta constante dielétrica significa que o armazenamento de energia em capacitores também pode ser uma opção, embora sua ferroeletricidade reduziria a eficiência de tais capacitores.

Separação de fase

A modificação do material pode resolver este problema. "Contudo, modificar as moléculas anexando cadeias laterais afeta suas propriedades ferroelétricas, "explica Ivan Terzic, um Ph.D. estudante do Departamento de Ciência de Polímeros da Universidade de Groningen e co-primeiro autor do Nature Communications papel.

Junto com seu colega Ph.D. estudante Niels Meereboer e seu supervisor, Professora Katja Loos, Terzic inventou uma maneira de produzir um copolímero de fluoreto de vinilideno e trifluoroetileno com um grupo final funcionalizado que pode ser ligado a uma cadeia de polímero isolante para formar um copolímero em bloco. Próximo, os cientistas mostraram que o material forma pequenos domínios em escalas nanométricas por meio da separação de fases entre os blocos. Esses domínios assumem diferentes formas - lamelares, cilíndrico ou esférico, por exemplo - dependendo da proporção entre os blocos.

Filmes autônomos

Terzic diz, "Outros tentaram preparar copolímeros em bloco de PVDF, mas eles só podiam produzir blocos com cadeias curtas de polímero. Nesse caso, os blocos se misturam e não mostram separação de fases. "

Variando o tipo de bloco e preparando copolímeros de bloco de comprimento suficiente, os cientistas foram capazes de ajustar as propriedades do material. Uma parte importante deste trabalho foi a habilidade de fazer filmes autônomos do polímero com propriedades mecânicas satisfatórias. Isso permitiu que investigassem as propriedades do material.

Terzic usou copolímeros em bloco para melhorar as interações entre PVDF e nanoobjetos inorgânicos e para melhorar sua dispersão de dentro do polímero. Por exemplo, nanopartículas magnéticas podem ser adicionadas ao PVDF para produzir um material multiferróico que tem propriedades ferroelétricas e ferromagnéticas, o que significa que pode ser acoplado. Além disso, mudar o comportamento do PVDF pode tornar a recuperação de energia mais eficiente. "Isso nos permitiria fazer um capacitador altamente eficiente que poderia ser usado onde quer que a energia armazenada precise ser liberada rapidamente, como em desfibriladores ou para converter corrente contínua de painéis solares em corrente alternada. "

Os autores criaram uma caixa de ferramentas para a produção de copolímeros em bloco baseados em PVDF com propriedades ajustáveis. "Podemos usar isso para aumentar nosso entendimento sobre o ferroelétrico e outras propriedades do PVDF, mas também para novos aplicativos, "diz Terzic." O PVDF orgânico é flexível, leve e não tóxico, em contraste com alguns ferroelétricos inorgânicos que geralmente contêm chumbo. E é biocompatível, portanto, as aplicações médicas são outra possibilidade interessante. "