Разработка технологии получения полифункциональных прозрачных полимерных сегнетоэлектрических материалов для создания на их основе активных компонентов гибкой гибридной электроники

Целью работ проекта является создание научно-технологических основ формирования полифункциональных прозрачных и гибких полимерных сегнетоэлектрических материалов с заданными свойствами, а также функциональных структур на их основе для устройств гибкой гибридной электроники. Задачи проекта включают в себя разработку технологии получения сегнетоэлектрических пленок различными методами, исследование, проработку вопросов поляризации данных пленок, включая новый метод плазменной поляризации, изучение структурных, пьезо- и пироэлектрических свойств таких пленок, исследование термомеханических свойств, проработку вопросов надежности устройств на основе таких пленок структур на их основе для устройств гибкой гибридной электроники. Работы третьего этапа продолжают работы по синтезу высокоэффективных сополимеров виниленденфторида из отечественного сырья, включая разработку методов очитки исходных материалов, дальнейшую разработку методики синтеза сополимера ВДФ-ТрФЭ путем гидродехлорирования фторкаучука СКФ-32, а также разработку методов получения фторированных сополимеров на основе тетрафторэтилена радикальной сополимеризацией в растворе. Кроме того, работы данного этапа посвящены получению пленочных материалов из сополимера ВДФ-ТФЭ и комплексному исследованию влияния технологических режимов их получения на молекулярную и надмолекулярную структуру и связанные с ней электрофизические свойства полимера; дальнейшему развитию разработанного на предыдущем этапе метода поляризации полимерных сегнетоэлектриков с применением плазмы тлеющего разряда в двухэлектродной системе, направленному на более глубокое исследование данного процесса, а также повышение его производительности и однородности поляризации по площади; дальнейшему развитию разработанных методик измерения пьезоэлектрических свойств сегнетоэлектрических пленок и с связанной с этим лабораторной базы; исследованию структуры, электрофизических свойств и процессов старения полимерных сегнетоэлектрических пленок, определяющих показатели надежности функциональных структур на их основе; созданию законченных функциональных структур и макетов измерительных устройств на основе пленок ПВДФ. По результатам работ третьего этапа была разработана методика очистки сополимеров Ф2м и СКФ-32, которая позволяет получать материалы, свободные от низкомолекулярных примесей, что существенно увеличивает качество полимера. Разработана методика синтеза сополимера ВДФ-ТрФЭ путем гидродехлорирования фторкаучука СКФ-32 с подбором подходящий катализатора (5%-ный Pd/C), а также с помощью ИК и ЯМР спектроскопии доказано отсутствие хлора в полученном сополимере ВДФ-ТрФЭ. Предложен механизм реакции гидродехлорирования СКФ 32 и разработаны методики получения фторированных сополимеров на основе тетрафторэтилена. Проведено комплексное исследование влияния технологических режимов получения сегнетоэлектрических полимерных пленок на их молекулярную и надмолекулярную структуру и связанные с ней электрофизические свойства полимера. Полученные результаты раскрывают механизмы формирования молекулярной и надмолекулярной структуры сополимеров ПВДФ при получении из них плёнок, что позволяет, варьируя технологические режимы, управлять электрофизическими и механическими свойствами материала. С этой точки зрения полученные результаты являются физико-технологическими основами получения высокоэффективных полимерных сегнетоэлектрических пленок. Доработан метод поляризации полимерных сегнетоэлектриков с применением плазмы тлеющего разряда в двухэлектродной системе, проведено более глубокое исследование данного процесса, а также проведены исследования и работы, направленные на повышение производительности и однородности поляризации пленок по площади. Доработаны методики и конструкции стендов для измерения пьезомодулей методами «пьезоэлектрического трансформатора» и падающего шарика, позволяющие увеличить точность измерения, а также исключить человеческий фактор. Разработана методика оценки антиообледенительных свойств поверхностей, а также спроектирован и изготовлен измерительный стенд, который позволяет проводить испытания при контролируемых температурах до -20 ℃. Проведены исследования влияния структуры самополяризованных пленок сополимеров винилиденфторида с тетрафторэтиленом и гексафторпропиленом на процессы их разрушения при электрическом нагружении, которые будут определять показатели надёжности элементов памяти на основе таких материалов. Проведены эксперимента исследования пьезоэлектрического модуля всестороннего сжатия gh, определяющего чувствительность гидрофонов на основе полимерных сегнетоэлектрических пенок в диапазоне частот от 200 Гц до 1 кГц. Разработаны конструкции датчика вибрации и гидрофона на основе пленок ПВДФ, проведена их технологическая проработка, изготовлены и испытаны макетные образы таких устройств. Проработан вопрос применения пленок ПВДФ в акустической микроскопии.