铁电高分子P(VDF-TrFE)纳米受限行为研究

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偏氟乙烯与三氟乙烯共聚物P(VDF-TrFE)是具有优异铁电特性的功能材料,已被广泛应用于传感器、有机非挥发性存储、铁电场效应晶体管等器件中。随着小型或微型器件的发展,将铁电高分子P(VDF-TrFE)制备成纳米材料,并在纳米尺度下对材料性质进行详细的研究对制备规模化功能器件具有重要的意义。目前,一维空间受限情况下P(VDF-TrFE)纳米材料的性质已有大量研究。但是,对于P(VDF-TrFE)在二维空间受限条件下的结晶、形貌,以及铁电性质的研究均尚未深入。阳极氧化铝模板(AAO)具有高度有序的纳米孔洞结构,因其制备工艺简单、易于批量生产等特点,已成为普遍制备聚合物或其他纳米结构的模板。本文主要分为两个部分,首先利用AAO模板制备了P(VDF-TrFE)的纳米线,接着对纳米线的结晶、形貌,以及铁电性质进行了一系列的研究,取得一定的成果。第一章主要介绍了铁电高分子材料P(VDF-TrFE)的一些结构性质以及应用,然后简要的叙述了AAO模板的发展历史。第二章研究了AAO模板的制备,并对其结构进行了表征,成功实现了在硫酸或草酸溶液中,通过适当的氧化工艺,制备了高度有序的AAO模板,并就实验参数对制备模板的影响进行了分析。第三章的内容是利用AAO模板制备P(VDF-TrFE)纳米线,并用扫描电子显微镜(SEM)表征了纳米线的表面形貌。用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对纳米线进行结晶学研究发现,模板中纳米线出现了择优生长。第四章的内容是利用原子力显微镜(AFM)的轻敲模式(Tapping mode)和压电模式(Piezoresponse Force Microscopy, PFM)对单根纳米线的形貌以及铁电性质进行了测试,发现在纳米受限情况下材料的性质出现了很大的变化。最后对本论文的工作进行了总结,并对下一步的工作提出了展望。
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