Comportamento relaxor de polímeros ferroelétricos submetidos a radiações eletromagnéticas
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Jose Francisco de Sampaio
Marcos Assuncao Pimenta
José Antônio Eiras
Roberto Mendonça Faria
Marcos Assuncao Pimenta
José Antônio Eiras
Roberto Mendonça Faria
Resumo
Estudamos os efeitos da radiação eletromagnética sobre o copolímero poli(fluoreto de vinilideno ^Ö trifluoroetileno), P(VDF-TrFe). Demonstramos que tanto a radiação ionizante de alta energia (radiação gama, Eg = 1250 keV), quanto a de baixa energia (radiação ultravioleta, EUV = 4.88 eV) são capazes de induzir o comportamento relaxor em um copolímero ferroelétrico contendo 50% molar de monômeros de trifluoretileno. Este é o primeiro trabalho científico que utiliza radiação de baixa energia para a indução e o estudo do efeito relaxor em polímeros ferroelétricos. As técnicas experimentais utilizadas para determinar o estado e as alterações decorrentes das radiações foram: (1) difratometria de raios-X (DRX), na caracterização estrutural da fase cristalina e relação entre fase cristalina e amorfa; (2) calorimetria diferencial de varredura (DSC), na análise de estabilidade térmica da transição de fase ferro-paraelétrica e ponto de fusão; (3) espectroscopia termodielétrica (DETA), para qualificar as interações entre dipolos elétricos que caracterizam os domínios ferroelétricos contidos no material, bem como as interações entre domínios; (4) espectroscopias de infravermelho e ultravioleta (FTIR e UV-VIS), na detecção de alterações químicas induzidas; e (5) dissolução em solvente para a confirmação de alterações químicas intermoleculares. Demonstramos que, apesar de ambas as radiações, de alta e de baixa energia serem capazes de induzir o efeito relaxor, elas o fazem por mecanismos distintos. O efeito relaxor decorre da redução do comprimento de correlação entre os domínios ferroelétricos do material (perda do efeito cooperativo entre domínios), conseqüência do surgimento de retículos tridimensionais e outros radicais no copolímero quando exposto a radiação gama, ou pela formação de singletos, dupletos e tripletos de ligações duplas entre carbonos (C=C) na cadeia polimérica quanto submetido à radiação ultravioleta.
Abstract
Electromagnetic radiation effects onto poly (vinylidene fluoride-trifluoroethylene), P(VDFTrFE) copolymers are studied. It is demonstrated that high energy (gamma radiation, E = 1250 keV ) and low energy (ultraviolet radiation, EUV = 4.88 eV ) ionizing radiation are able to induce a relaxor behavior to equimolar (PVDF-TrFE) ferroelectric copolymer. This is the first scientific report on the use of low energy radiation to induce and study the relaxor behavior in ferroelectric polymers. The experimental technics used to investigate the effects of radiations were: (1) xray diffractometry, to structurally characterize the crystalline phase and to find the relation between crystalline and amorphous phases; (2) differential scanning calorimetry, to analyze the thermal stability of ferro-paraelectric transition and the melting point;(3) thermo-dielectric spectroscopy, to qualify the electric dipoles interactions, that represent the ferroelectric domains of material and its interactions; (4) infrared and ultraviolet spectroscopy, to detect the included chemical changes; and (5) solvent dissolutions to confirm intermolecular chemicals modifications. We demonstrated that the mechanisms responsible for inducing the relaxor behavior under low and high energy radiation are distinct. In the case of gamma radiation, therelaxor behavior is a consequence of the decreasing correlation length between the ferroelectric domains (loss of cooperative ferroelectric effects), due three-dimensional reticulation. In the case of ultraviolet radiation, it is due to the formation of singlet, duplets, and triplets of double (C=C) bounds.
Assunto
Ferroeletricidade, Polímeros fluorados, Transição de fase, Física
Palavras-chave
Ferroeletricidade, Polímeros ferroelétricos, Transição de fase