柔性压电薄膜的织构控制及其微结构与电性能关系研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1430106
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A31.NSFC-中物院联合基金
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Piezoelectric polymers, such as PVDF and P(VDF-TrFE), show great potentials in the fields of sensors, transducers and nonvolatile memories. To enhance the piezoelectric and ferroelectric performances, piezoelectric polymer films are usually textured by mechanical stretching, thermal annealing and electrical poling. With the development of microelectronic technologies, in order to integrate piezoelectric films into functionalized devices, it is required to fabricate high-performance piezoelectric polymer thin films with thickness less than 1μm or even in the nanometer scale to meet the requirement of low operation voltage and low power consumption. The traditional texturing processes cannot meet these requirements. The aim of this project is to develop new processes to texture piezoelectric polymer thin films. Two feasible texturing methods are going to be further developed: 1) high throughput epitaxy of piezoelectric polymer films based on ordered poly(tetrafluoroethylene) templates, and 2) mechanical stretching of piezoelectric films deposited on flexible polymer substrates. The structures and electrical performances of these textured piezoelectric films are controlled by mechanical, thermal and electrical parameters. The correlation between the complicated structures and electrical properties in polymer films are determined to finally to optimize the texturing process parameters and obtain piezoelectric polymer thin films with high electrical performances.
以PVDF和P(VDF-TrFE)为代表的压电聚合物材料在传感器、换能器、存储器等领域有着广泛应用前景。为提高压电聚合物薄膜压电、铁电性能,通常需采用拉伸、退火、极化等织构化处理工艺。随着微电子工业的发展,要求制备膜厚小于1μm甚至纳米量级的高性能压电聚合物薄膜,以便与功能器件集成,满足低工作电压、低功耗的要求。目前,传统的织构化处理工艺无法实现这一目标。根据NSAF联合基金指南明确要求,本课题申请旨在开发新的柔性压电聚合物薄膜织构化处理工艺,发展并完善两种织构化方法: 1) 基于有序聚四氟乙烯模板的压电聚合物外延生长法;以及2) 沉积在柔性衬底上的压电薄膜拉伸法。通过热、力、电学等工艺参数调控压电薄膜微结构及电性能,确定织构化薄膜复杂结构与电性能间关系,由此优化薄膜织构化处理工艺,获得高性能压电聚合物薄膜。

结项摘要

以PVDF和P(VDF-TrFE)为代表的压电聚合物材料在传感器、换能器、存储器等领域有着广泛应 用前景。为提高压电聚合物薄膜压电、铁电性能,通常需采用拉伸、退火、极化等织构化处理 工艺。随着微电子工业的发展,要求制备膜厚小于1μm甚至纳米量级的高性能压电聚合物薄膜 ,以便与功能器件集成,满足低工作电压、低功耗的要求。目前,传统的织构化处理工艺无法 实现这一目标。根据NSAF联合基金指南明确要求,本课题申请旨在开发新的柔性压电聚合物薄 膜织构化处理工艺,发展并完善两种织构化方法: 1) 基于有序聚四氟乙烯模板的压电聚合物 外延生长法;以及2) 沉积在柔性衬底上的压电薄膜拉伸法。通过热、力、电学等工艺参数调 控压电薄膜微结构及电性能,确定织构化薄膜复杂结构与电性能间关系,由此优化薄膜织构化 处理工艺,获得高性能压电聚合物薄膜。课题研究严格按照预定研究目标进行。设计并开发了控温、控压及可控摩擦速度制备高度有序PTFE模板的工艺及设备;在该PTFE模板上实现了铁电聚合物的外延生长,其中外延P(VDF-TrFE)薄膜展现明显改善的铁电、压电性及热学稳定性。基于PVA衬底,开发了衬底协同拉伸工艺,获得了电活性的PVDF薄膜。系统探讨了各工艺参数(温度、压强、拉伸比、电场等)对织构薄膜结构和电性能的影响。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Removable polytetrafluoroethylene template based epitaxy of ferroelectric copolymer thin films
基于可移除聚四氟乙烯模板的铁电共聚物薄膜外延
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Wei Xia;Qiusong Chen;Jian Zhang;Hui Wang;Qian Cheng;Yulong Jiang;Guodong Zhu
  • 通讯作者:
    Guodong Zhu
Piezoresponse force microscopy study on ferroelectric polarization of ferroelectric polymer thin films with various structural configurations
不同结构铁电聚合物薄膜铁电极化的压电响应力显微镜研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    AIP Advances
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Zongyuan Fu;Jianchi Zhang;Junhui Weng;Weibo Chen;Yulong Jiang;Guodong Zhu
  • 通讯作者:
    Guodong Zhu
Epitaxy of Ferroelectric P(VDF-TrFE) Films via Removable PTFE Templates and Its Application in Semiconducting/Ferroelectric Blend Resistive Memory
可拆卸PTFE模板外延铁电P(VDF-TrFE)薄膜及其在半导体/铁电混合电阻存储器中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Wei Xia;Christian Peter;Junhui Weng;Jian Zhang;Herbert Kliem;Yulong Jiang;Guodong Zhu
  • 通讯作者:
    Guodong Zhu
Determining the influence of ferroelectric polarization on electrical characteristics in organic ferroelectric field-effect transistors
确定铁电极化对有机铁电场效应晶体管电特性的影响
  • DOI:
    10.1063/5.0135245
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Chinese Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Zong-Yuan Fu;Jian-Chi Zhang;Jing-Hang Hu;Yu-Long Jiang;Shi-Jin Ding;Guo-Dong Zhu
  • 通讯作者:
    Guo-Dong Zhu
Improved Thermal Stability of Ferroelectric Phase in Epitaxially Grown P(VDF-TrFE) Thin Films
提高外延生长 P(VDF-TrFE) 薄膜中铁电相的热稳定性
  • DOI:
    10.1021/acs.macromol.6b00532
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Macromolecules
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Zongyuan Fu;Wei Xia;Weibo Chen;Junhui Weng;Jian Zhang;Jianchi Zhang;Yulong Jiang;Guodong Zhu
  • 通讯作者:
    Guodong Zhu

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    周建良
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    2020
  • 期刊:
    中华实验外科
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    芦潮;余文朋;丁静丽;林峰;朱国栋;胡发嘉;董啸;周建良
  • 通讯作者:
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    刘丽兰;吴子英;朱国栋
  • 通讯作者:
    朱国栋

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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