Electrospun polymer nanofibers for electromechanical transduction investigated by scanning probe microscopy

Negli ultimi anni, il copolimero ferroelettrico P(VDF-TrFE), ha suscitato un grande interesse nella ricerca scientifica per le potenziali applicazioni elettroniche come ad esempio l’energy harvesting per la produzione di dispositivi indossabili e autoalimentabili, sensori biocompatibili e memorie non volatili. Molti sforzi si sono concentrati nello sviluppo di procedure di fabbricazione che possano migliorare le performance elettromeccaniche di questi materiali. Una delle soluzioni proposte è un processo chiamato elettrofilatura, una tecnica efficiente e a basso costo che sarebbe in grado di realizzare nanofibre polimeriche già polarizzate e pronte per l’integrazione nei dispositivi. Dalle analisi microscopiche svolte in questa tesi, utilizzando tecniche di microscopia a scansione di sonda, è stato scoperto che in realtà l’elettrofilatura non provoca polarizzazione nelle fibre, bensì induce un processo di iniezione di cariche all’interno del materiale che, se testato a livello macroscopico, mostra un’apparente risposta ferroelettrica dovuta però alle cariche intrappolate, come in un elettrete. Nonostante ciò, dopo la dissipazione delle cariche spaziali, ho potuto dimostrare, grazie al’implementazione della Switching Spectroscopy PFM ad alto potenziale, che le nanofibre elettrofilate possono essere polarizzate e mostrano proprietà piezoelettriche simili a quelle del film sottile. Quindi, inducendo la completa polarizzazione del network dopo la deposizione, è auspicabile un miglioramento delle proprietà elettromeccaniche dei dispositivi basati su nano-fibre elettrofilate.