科学家找到制造铁电尼龙薄膜的简单解决方案

萨利姆·安瓦尔（Saleem Anwar）和德国美因兹马克斯·普朗克聚合物研究所的合作者已经开发出一种有效的制造铁电尼龙的方法。该技术支持使用商业材料廉价地生产铁电尼龙薄膜。这样的膜具有广泛的潜在应用，包括机器人技术，生物医学设备和能量收集。众所周知，尼龙是用于服装的合成材料，但是某些类型的尼龙具有更复杂的应用。尼龙由通过酰胺连接的重复脂肪族单元组成。脂肪族化合物是由碳和氢原子形成的开链材料，例如甲烷和乙烯。自发极化尼龙的重复脂肪族单元赋予其特殊的性能。

当数量为奇数时，尼龙是自发极化的铁电体。因此，该尼龙可用于制造电容器。凭借其机械性能和铁电性能，奇数尼龙是多种应用的理想选择。研究小组表示：“构建光滑，光学透明，无针孔的奇数尼龙薄膜是一种挑战，该薄膜会在铁电相中结晶。”该团队将解决方案描述为可以在室温下执行的低成本技术。尼龙不溶于大多数普通溶剂，因此处理尼龙溶液的第一步是找到合适的溶剂。 Anwar及其同事发现，三氟乙酸（TFA）和丙酮的混合物具有正确的性能，可用于少量奇数尼龙薄膜的溶液处理。理想的晶相尼龙可以在不同的晶相中凝固，铁电仅在这些可能的相之一中发生。

这是非晶氢键链结构使化合物极化的阶段。在此研究之前，奇数尼龙的铁电相是通过在室温下固溶处理生成的。通过将溶液旋涂在玻璃基板上制成尼龙膜。然后将样品在高真空中溶液淬灭，这将冻结组分停留在短效相中并除去残留的溶剂。作者比较了铁电尼龙11电容器的性能。由常规铁电聚合物制成的电容器。该测试着重于电容器在承受连续应力循环时保持极化的能力。在一百万次应力循环中，尼龙11电容器的性能优于传统电容器。