科学家找到制造铁电尼龙薄膜的简单解决方案

德国美因茨Max Planck聚合物研究所的Saleem Anwar和合作者已经开发出一种制造铁电尼龙的有效方法。该技术为利用商用材料廉价生产铁电尼龙薄膜提供了支持。这类薄膜有广泛的潜在应用价值，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为复杂的应用。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

尼龙重复的脂肪族单元中的碳原子数赋予了它特殊的性质。当该数字为奇数时，尼龙是自发极化的铁电体。因此，这种尼龙可用于制造电容器。凭借其机械性能，铁电特性使奇数尼龙成为各种应用的理想之选。

根据该团队的说法，“构造出能在铁电相中结晶的光滑，光学透明，无针孔的奇尼龙薄膜是一个挑战”。

团队称这种解决方案是一种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，因此尼龙溶液加工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中的一个中发生。这是无定型的氢键链结构使化合物极化的阶段。在这项研究之前，奇数尼龙的铁电相在室温下通过固溶处理而产生。

尼龙薄膜是通过将溶液旋涂在玻璃基板上制成的。然后样品在高真空中进行溶液淬灭，这将使组分冻结在无组织相中并除去残留的溶剂。

作者将铁电尼龙11电容器的性能；常规铁电聚合物制成的电容器进行了比较。该测试着重于电容器在经受连续应力循环时保持极化状态的能力。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。