В данной работе осуществлялся поиск оптимального способа создания сегнетоэлектрических наноструктурированных композитных материалов на основе пленок полимера поливинилиденфторида, изготовленных методом 4D-печати. Технология послойного наплавления позволяет использовать поливинилиденфторид и его сополимеры не только в микроэлектронике в качестве пиро- и пьезоэлектрических сенсоров, а также при создании элементов динамической памяти, органических солнечных элементов и применять в робототехнике. На первом этапе работы подобраны оптимальные параметры экструдирования для изготовления нити из порошка и гранул поливинилиденфторида. Следующий этап работы включал анализ и определение параметров печати по методу послойного наплавления нити для получения пленок наилучшего качества. С помощью сканирующей электронной микроскопии показано существование двух фаз - полярной β-фазы и неполярной α-фазы, где кристаллическая фаза наблюдается в виде ламеллярных кристаллов, хаотично ориентированных в матрице α-фазы. Проведены пироэлектрические измерения, выполненные динамическим методом, показавшие наличие заметного пироэлектрического отклика в пленках поливинилиденфторида, полученных с помощью аддитивных технологий, минуя стадию ориентационной вытяжки. Рассчитан пироэлектрический коэффициент, значения которого соответствуют величинам пирокоэффициентов для образцов поливинилиденфторида, полученных традиционными (стандартными) методами. In this work, we searched for the optimal way to create ferroelectric nanostructured composite materials based on 4D-printed polyvinylidene fluoride polymer films. Method fused deposition modeling allow using polyvinylidene fluoride and its copolymers not only in microelectronics as pyroelectric and piezoelectric sensors, as well as creating dynamic memory elements, organic solar cells and used in robotics. At the first stage of the work, the authors were selected optimal extrusion parameters for the manufacture of a thread from powder and granules. The next stage of the work included the analysis and determination of printing parameters by the method of layer-by-layer filament deposition to obtain the best quality of polymer films. Using scanning electron microscopy, the existence of two phases, a polar β-phase and a nonpolar α-phase, is shown, where the crystalline phase is observed in the form of lamellar crystals chaotically oriented in the α-phase matrix. Pyroelectric measurements performed by the dynamic method showed the presence of a noticeable pyroelectric response in polyvinylidene fluoride films obtained using additive technologies, bypassing the orientation extraction stage. The calculation of the pyroelectric coefficient gives values corresponding to the values of the pyroelectric coefficient for polyvinylidene fluoride samples obtained by traditional methods.

В работе проведены исследования пироэлектрической активности наноразмерных тонких поликристаллических пленок ниобата лития, изготовленных методом высокочастотного магнетронного распыления и методом лазерной абляции, а также тонких поликристаллических пленок танталата лития, изготовленных методом высокочастотного магнетронного распыления. С использованием динамического метода исследования пироэлектрического эффекта выяснено, что все образцы обладают самопроизвольной поляризацией, возникающей во время постростового термического отжига. Оценка пироэлектрического коэффициента показала, что значения пирокоэффициента тонких пленок ниобата лития и танталата лития в несколько раз меньше значений пирокоэффициента для объемных кристаллов соответствующих материалов. Это может быть связано с тем, что вектор поляризации части зерен лежит в плоскости пленки, а также с существующими в объеме пленки и на границе раздела пленка/подложка ловушками, на которых носители заряда рекомбинируют и не участвуют в генерации пироэлектрического тока. In this work, we studied the pyroelectric activity of thin polycrystalline lithium niobate films fabricated by radio frequency magnetron sputtering and laser ablation, and thin polycrystalline lithium tantalate films fabricated by radio frequency magnetron sputtering. Using the dynamic method of studying the pyroelectric effect, it was found that all samples have self-polarization that occurs during the post-growth thermal annealing of the structure. An estimate of the pyroelectric coefficient showed that the values of the pyroelectric coefficient of lithium niobate and lithium tantalate thin films are several times lower than the values of the pyroelectric coefficient for bulk crystals of the corresponding materials. This may be due to the fact that the polarization vector of some grains lies in the film plane, as well as to the traps existing in the film volume and at the film/substrate interface, on which charge carriers recombine and do not participate in the generation of the pyroelectric current.