Síntese e caracterização de compósitos ferroelétricos à Base de Poli (fluoreto de vinilideno)/(Pb,La)(Zr,Ti)O3 e Poli (fluoreto de vinilideno)/BaTiO3 - Salmazzo, Gustavo Ruivo (2013)
O Poli (fluoreto de vinilideno) (PVDF) é um polímero ferroelétrico que vem sendo intensamente estudado desde a descoberta de suas propriedades piezoelétricas no final da década de 60. Apesar de este polímero apresentar os maiores coeficientes piezo e piroelétrico dentre os polímeros ferroelétricos, os baixos valores desses coeficientes em relação os demais materiais ferroelétricos, tanto na forma monocristalina quanto policristalina, restringem, em parte, suas aplicações. Cerâmicas ferroelétricas de titanato de bário (BT) e titanato zirconato de chumbo modificado com lantânio (PLZT), por sua vez, apresentam alta constante dielétrica e polarização remanescente, o que garante uma vasta aplicação em capacitores e dispositivos de memória. Contudo, é a baixa resistência mecânica destes materiais que limita suas aplicações. Desta forma, verifica-se que materiais convencionais, como cerâmicas e polímeros, em muitos casos não atendem todas as necessidades requeridas de determinadas aplicações. Neste contexto, o desenvolvimento de materiais compósitos ferroelétricos envolvendo cerâmicas e polímeros tem se tornado uma alternativa para contornar tais limitações. Com o objetivo de conjugar as propriedades piezo, piro e ferroelétrica das cerâmicas BT e PLZT com as propriedades mecânicas e elétricas do polímero PVDF, este trabalho propõe a síntese de compósitos ferroelétricos na forma de filmes, com potencial para aplicações em sensores, atuadores e transdutores, carregando as propriedades dessas duas classes de materiais. Os filmes de PVDF foram preparados a partir da dissolução do polímero em dimetilformamida e posterior tratamento térmico, em diferentes temperaturas, para remoção do solvente e cristalização do polímero. Para o preparo dos compósitos fez-se a dispersão da cerâmica na solução que continha o polímero dissolvido. Nos filmes de PVDF, verificou-se que o aumento da temperatura de cristalização resulta em filmes com menor porosidade e maior cristalinidade, mas, no entanto, com menor fração de fase β (fase ferroelétrica e desejada nesse trabalho para esse material). Enquanto que baixas temperaturas de cristalização resultaram em filmes porosos e com baixo grau de cristalinidade, mas com valores elevados de fração de fase β. Para os compósitos, verificou-se a existência de dois modos de alojamento das partículas cerâmicas na matriz polimérica. Em um caso as partículas cerâmicas estão preferencialmente incorporadas na matriz polimérica e no outro esse alojamento ocorre preferencialmente nos poros da matriz polimérica. Verificou-se que as propriedades cristalinas da fase matriz e elétricas dos compósitos tem grande dependência com o modo de alojamento das partículas cerâmicas no polímero. Sendo assim, uma nova forma de visualização das características desses materiais deve ser levada em consideração, e as propriedades, por sua vez, passaram a ser descritas não somente em termos da proporção de cerâmica/polímero, mas também em função do modo de acomodação dessas fases.