Phase transitions in poly(vinylidene fluoride)-based composite under mechanical stresses

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In this work the phase transition in composites based on polyvinylidene fluoride and cobalt ferrite nanoparticles under uniaxial stretching at 100, 200 and 300% is investigated. It was found that when the composite is stretched at 300%, there is a maximum increase in the β-phase fraction from 1% for the unstretched sample to 91%, while the electroactive phase increases from 74 to 92%. It was also found that tensile stretching of the composites leads to an increase in tensile strength: from 5.7 to 85.0 MPa. This tensile pattern also contributes to an increase in coercivity, which is due to the increase in the interparticle distance in the composite structure. These results emphasise the importance of mechanical properties and phase changes in polymer composites containing ferrites for their future applications.

Full Text

Restricted Access

About the authors

P. А. Vorontsov

Kant Baltic Federal University

Author for correspondence.
Email: pavorontsov@kantiana.ru
Russian Federation, Kaliningrad

V. D. Salnikov

Kant Baltic Federal University

Email: pavorontsov@kantiana.ru
Russian Federation, Kaliningrad

V. V. Savin

Kant Baltic Federal University

Email: pavorontsov@kantiana.ru
Russian Federation, Kaliningrad

S. А. Vorontsov

Kant Baltic Federal University

Email: pavorontsov@kantiana.ru
Russian Federation, Kaliningrad

L. V. Panina

Kant Baltic Federal University; National University of Science and Technology “MISIS”

Email: pavorontsov@kantiana.ru
Russian Federation, Kaliningrad; Moscow

P. A. Ershov

Kant Baltic Federal University

Email: pavorontsov@kantiana.ru
Russian Federation, Kaliningrad

V. V. Rodionova

Kant Baltic Federal University

Email: pavorontsov@kantiana.ru
Russian Federation, Kaliningrad

References

  1. Saxena P., Shukla P. // Adv. Compos. Hybrid Mater. 2021. V. 4. P. 8. https://doi.org/10.1007/s42114-021-00217-0
  2. Dallaev R., Pisarenko T., Sobola D. et al. // Polymers (Basel). 2022. V. 14. № 22. P. 1. https://doi.org/10.3390/polym14224793
  3. Su Y.P., Sim L.N., Li X. et al. // J. Memb. Sci. 2021. V. 620. P. 118818. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2020.118818
  4. Bichurin M., Petrov R., Sokolov O. et al. // Sensors. 2021. V. 21. № 18. P. 6232. https://doi.org/10.3390/s21186232
  5. Narita F., Fox M. // Adv. Eng. Mater. 2018. V. 20. № 5. P. 1. https://doi.org/10.1002/adem.201700743
  6. Alibakhshi H., Esfahani H., Sharifi E. // Ceram. Int. 2024. V. 50. № 5. P. 8017. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0272884223040506
  7. Liu F., Hashim N.A., Liu Y., Abed R. // J. Memb. Sci. 2011. V. 375. № 1–2. P. 1. http://dx.doi.org/10.1016/j.memsci.2011.03.014
  8. Lovinger A.J. // Science. 1983. V. 220. № 4602. P. 1115. https://doi.org/10.1126/science.220.4602.1115
  9. Pereira N., Lima A., Lanceros-Mendez S., Martins P. // Materials. 2020. V. 13. № 18. P. 4033. https://doi.org/10.3390/ma13184033
  10. Omelyanchik A., Antipova V., Gritsenko Ch. et al. // Nanomaterials. 2021. V. 11. № 5. P. 1154. https://doi.org/10.3390/nano11051154
  11. Antipova V., Omelyanchik A., Sobolev K. et al. // Nanobiotechnology Reports. 2023. V. 18. Suppl. 1. P. S186. https://doi.org/10.1134/S2635167623600967
  12. Koç M., Demirci C., Parali L. et al. // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2022. V. 33. № 10. P. 8048. https://doi.org/10.1007/s10854-022-07956-w
  13. Cozza E.S., Monticelli O., Marsano E., Cebe P. // Polym. Int. 2013. V. 62. № 1. P. 41. http://dx.doi.org/10.1002/pi.4314
  14. Sharma M., Madras G., Bose S. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2014. V. 16. № 28. P. 14792. http://dx.doi.org/10.1039/c4cp01004c
  15. Chen B., Yuan M., Ma R. et al. // Chem. Eng. J. 2022. V. 433. P. 134475. http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2021.134475
  16. Jovanović S., Spreitzer M., Otoničar M. et al. // J. Alloys Compd. 2014. V. 589. P. 271. http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.11.217
  17. Botvin V., Fetisova A., Mukhortova Y. et al. // Polymers. 2023. V. 15. № 14. P. 3135. http://dx.doi.org/10.3390/polym15143135
  18. Terzić I., Meereboer N.L., Mellema H.H. et al. // J. Mater. Chem. C. 2019. V. 7. № 4. P. 968. https://doi.org/10.1039/C8TC05017A
  19. Ribeiro C., Costa C., Correia D. et al. // Nat. Protoc. 2018. V. 13. № 4. P. 681. http://dx.doi.org/10.1038/nprot.2017.157
  20. Sayyar S., Aslibeiki B., Asgari A. // Phys. Appl. Mater. 2022. V. 2. P. 165. https://doi.org/10.22075/ppam.2022.29079.1047
  21. Stoner B., Wohlfarth P.A. // Phys. Dep. 1948. V. 250. № 826. P. 599. http://dx.doi.org/10.1098/rsta.1948.0007
  22. Salnikov V.D., Aga-Tagieva S., Kolesnikova V. et al. // J. Magn. Magn. Mater. 2024. V. 595. P. 171498. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmmm.2023.171498
  23. Zhang L., Li S., Zhu Z. et al. // Adv. Funct. Mater. 2023. V. 33. № 38. P. 2301302. http://dx.doi.org/10.1002/adfm.202301302
  24. Satapathy S., Pawar S., Gupta P.K., Varma K. // Bull. Mater. Sci. 2011. V. 34. № 4. P. 727. http://dx.doi.org/10.1007/s12034-011-0187-0
  25. Cai X., Lei T., Sun D., Lin L. // RSC Adv. 2017. V. 7. № 25. P. 15382. http://dx.doi.org/10.1039/C7RA01267E
  26. Peters A., Candau S.J. // Macromolecules. 1986. V. 19. P. 1952. https://doi.org/10.1021/ma00161a029
  27. Developments in Crystalline Polymers – 1. / Ed. Bassett D.C. Dordrecht: Springer, 1982. 279 p. https://doi.org/10.1007/978-94-009-7343-5
  28. Salimi A., Yousefi A.A. // J. Polym. Sci. B. Polym. Phys. 2004. V. 42. № 18. P. 3487. http://dx.doi.org/10.1002/polb.20223
  29. Orudzhev F., Ramazanov S., Sobola D. et al. // Nano Energy. B. 2021. V. 90. P. 106586. http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106586
  30. Silva M.P., Costa C.M., Sencadas V. et al. // J. Polym. Res. 2011. V. 18. № 6. P. 1451. http://dx.doi.org/10.1007/s10965-010-9550-x
  31. Keshmirizadeh E., Modarress H., Eliassi A., Mansoori G.A. // Eur. Polym. J. 2003. V. 39. № 6. P. 1141. http://dx.doi.org/10.1016/S0014-3057(02)00373-7
  32. Miri V., Persyn O., Seguela R., Lefebvre J.M. // Eur. Polym. J. 2011. V. 47. № 1. P. 88. http://dx.doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2010.09.006
  33. Zhou Y., Liu W., Tan B. et al. // Polymers. 2021. V. 13. № 7. P. 998. http://dx.doi.org/10.3390/polym13070998

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. X-ray diffraction pattern for CoFe2O4 nanoparticles (left) and photos of samples S0, S100, S200, S300 (right).

Download (188KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Field dependence of magnetization for CoFe2O4 and CoFe2O4@OK (left) and PVDF–CoFe2O4@OK at different degrees of stretching (right).

Download (135KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. X-ray diffraction patterns (left) and IR spectra (right) for PVDF–CoFe2O4@OK composites with different degrees of stretching. X-ray diffraction pattern of unstretched PVDF–CoFe2O4@OK composite (lower graph).

Download (274KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. DSC curves for composites S0, S100, S200, S300.

Download (99KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Deformation curves of composites S0, S100, S200, S300.

Download (85KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».