Verdieping

Krimp van kunststof doorgelicht

6 oktober, 2015

Krimp van kunststof doorgelicht

Wnt-website
Dat de kunststof polyvinylideenfluoride krimpt onder invloed van een elektrisch veld, heeft mede te maken met interactie tussen kristallijne en amorfe delen van het materiaal. Dat zie je pas als je een van beide fasen afzonderlijk kunt doormeten, blijkt uit een publicatie in Nature Materials. Dit ‘negatieve piëzo-elektrische …

 

Dat de kunststof polyvinylideenfluoride krimpt onder invloed van een elektrisch veld, heeft mede te maken met interactie tussen kristallijne en amorfe delen van het materiaal. Dat zie je pas als je een van beide fasen afzonderlijk kunt doormeten, blijkt uit een publicatie in Nature Materials.

Dit ‘negatieve piëzo-elektrische effect’ is vrij uitzonderlijk; copolymeren van polyvinylideenfluoride (PVDF) met trifluoretheen vertonen het ook maar vrijwel alle andere piëzo-elektrische materialen zetten juist uit.

Dat PVDF is in vaste toestand semikristallijn. Net als veel andere kunststoffen vormt het kristalletjes die ingebed zijn in een amorfe (niet-kristallijne) matrix; elke fase maakt ongeveer de helft van het totaal uit. Tot nu toe werd het afwijkende piëzo-elektrische effect óf aan de amorfe óf aan de kristallijne fase toegeschreven: een van de twee krimpt, naar de andere hoef je niet meer te kijken.

En het gekke is dat het met allebei de hypotheses aardig lukte om het gedrag van een PVDF-film in een elektrisch veld te voorspellen.

Onder leiding van Dago de Leeuw, die in 2012 zijn leerstoel in Groningen verruilde voor het Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz, is het nu gelukt om het gedrag van de kristallijne fase apart in beeld te brengen met dynamische in situ-röntgendiffractiemetingen. Dat klinkt gemakkelijker dan het is: bij dit materiaal heb je hoogenergetische röntgenstraling uit een synchrotron nodig om überhaupt een bruikbaar signaal te krijgen, en je moet ook nog je data-acquisitie zien te synchroniseren met de oscillaties van het elektrische veld om een verband tusen dat veld en de kristalstructuur te kunnen leggen.

Uiteindelijk kwam er uit dat de kristallen inderdaad krimpen, maar onvoldoende om het piëzo-elektrische effect in zijn geheel te verklaren. De amorfe fase moet ook iets doen.

Voorlopig is het nog onmogelijk om daar metingen aan te doen, maar de auteurs hebben wel een aardige hypothese. De kristallijne fase van PVDF is lamelvormig, en met een amorf laagje er tussen werken twee van die lamellen als condensator. Wanneer ze korter worden, moet de amorfe fase meebewegen en verandert de capaciteit van die condensator, met als gevolg dat er een stroom gaat lopen die extra veldsterkte genereert en de lamellen nog iets verder laat krimpen.

bron: Nature Materials

 
Arjen Dijkgraaf
Arjen Dijkgraaf 6 oktober 2015

Nog geen opmerkingen

Meer Verdieping
Zout geeft het startschot
06 okt 2026 — Renée Canrinus-Moezelaar
Ideale habitat voor industriële premières
06 okt 2026 — Jacqueline van Gool
'We gaan dit gewoon doen'
06 okt 2026 — Esther Thole
Tegen de klok
15 sep 2026 — Ruben Boot
C2Weekly nieuwsbrief
weekly

Mis geen enkel bericht met onze nieuwsbrief C2Weekly

Elke woensdag in je inbox: het laatste chemie- en life sciences nieuws uit Nederland en Vlaanderen, aangevuld met analyses, achtergronden en meer!

Inloggen

Nog niet geregistreerd?

Registreer je gratis en ontvang de nieuwsbrief, creëer je eigen profiel en reageer op onze artikelen.

Not registered yet?

Register for free and receive our newsletter.

Inloggen voor leden van de KNCV, KVCV, NBV en NVBMB

  • Log in het met het e-mailadres waarmee je bij je vereniging bekend bent. Weet je niet welk e-mailadres dat is? Kijk dan op welk adres je de digitale nieuwsbrief van je vereniging ontvangt.
  • Als je nog niet eerder ingelogd hebt moet je een nieuw wachtwoord aanmaken. Klik hiervoor op ‘wachtwoord resetten’.