El polímero ferroeléctrico PVDF (fluoruro de polivinilideno) tiene propiedades interesantes y podría usarse para almacenar información o energía. Uno de los principales inconvenientes del PVDF es que los grupos funcionales adicionales que se agregan para mejorar ciertas propiedades también interfieren con su ferroelectricidad. Para solucionar esto, Científicos de la Universidad de Groningen han creado copolímeros de bloque a partir de PVDF que dejan intacta su ferroelectricidad, pero permítales sintonizar sus características. Querían no solo estudiar cómo funciona este polímero, pero también ampliar su uso para incluir electrónica orgánica flexible. Los resultados fueron publicados en la revista Comunicaciones de la naturaleza el 6 de febrero.

Los polímeros PVDF poseen estructuras polares con dipolos que pueden alinearse con la aplicación de un campo eléctrico. La orientación de los dipolos se puede invertir cambiando la dirección del campo eléctrico. El material muestra así un comportamiento conmutable, lo que significa que podría usarse para el almacenamiento de información. La presencia de dipolos en PVDF y su alta constante dieléctrica significa que el almacenamiento de energía en condensadores también podría ser una opción, aunque su ferroelectricidad reduciría la eficiencia de dichos condensadores.

Separación de fases

La modificación del material podría resolver este problema. "Sin embargo, modificar las moléculas mediante la unión de cadenas laterales afecta sus propiedades ferroeléctricas, "explica Ivan Terzic, un doctorado estudiante del Departamento de Ciencia de Polímeros de la Universidad de Groningen y co-primer autor del Comunicaciones de la naturaleza papel.

Junto con su compañero Ph.D. el estudiante Niels Meereboer y su supervisor, Profesora Katja Loos, Terzic ideó una forma de producir un copolímero de fluoruro de vinilideno y trifluoroetileno con un grupo terminal funcionalizado que se puede unir a una cadena de polímero aislante para formar un copolímero de bloque. Próximo, los científicos demostraron que el material forma pequeños dominios a escalas nanométricas a través de la separación de fases entre los bloques. Estos dominios toman diferentes formas:lamelares, cilíndrico o esférico, por ejemplo, dependiendo de la relación entre los bloques.

Películas independientes

Terzic dice:"Otros han intentado preparar copolímeros de bloque de PVDF, pero solo podían producir bloques con cadenas de polímero cortas. En ese caso, los bloques se mezclan y no muestran separación de fases ".

Variando el tipo de bloque y preparando copolímeros de bloque de longitud suficiente, los científicos pudieron ajustar las propiedades del material. Una parte importante de este trabajo fue la capacidad de hacer películas independientes del polímero con propiedades mecánicas satisfactorias. Esto les permitió investigar las propiedades del material.

Terzic utilizó copolímeros de bloque para mejorar las interacciones entre PVDF y nano-objetos inorgánicos y para mejorar su dispersión dentro del polímero. Por ejemplo, Se pueden agregar nanopartículas magnéticas al PVDF para producir un material multiferroico que tiene propiedades ferroeléctricas y ferromagnéticas, lo que significa que se puede acoplar. Es más, cambiar el comportamiento de PVDF podría hacer que la recuperación de energía sea más eficiente. "Eso nos permitiría fabricar un capacitador altamente eficiente que podría usarse donde sea que la energía almacenada necesite liberarse rápidamente". como en los desfibriladores o para convertir la corriente continua de los paneles solares en corriente alterna ".

Los autores han creado una caja de herramientas para la producción de copolímeros de bloque basados ​​en PVDF con propiedades ajustables. "Podemos usar esto para aumentar nuestra comprensión de las propiedades ferroeléctricas y otras del PVDF, sino también para nuevas aplicaciones, "dice Terzic." El PVDF orgánico es flexible, ligero y no tóxico, en contraste con algunos ferroeléctricos inorgánicos que a menudo contienen plomo. Y es biocompatible, por lo que las aplicaciones médicas son otra posibilidad interesante ".