关于PVC微塑料对复合无机缓蚀剂性能及吸附行为影响机制的讨论

《Surfaces and Interfaces》：Discussion on the influence mechanism of PVC microplastics on the performance and adsorption behavior of composite inorganic corrosion inhibitors

PVDF薄膜通过非溶剂诱导相分离结合热机械压缩处理制备，优化了β相含量和机械性能，提升了压电响应，为工业规模化生产电活性PVDF材料提供新方法。

　　聚偏氟乙烯（PVDF）作为一种合成氟聚合物，因其独特的电活性特性在多个技术领域中得到了广泛应用。这种材料由偏氟乙烯单体组成，具有高化学稳定性、热稳定性和机械强度等优点，使其成为传感器、执行器以及能量收集装置等应用的理想选择。PVDF的一个显著特性是其能够表现出压电性、热电性和铁电性，这些特性使其在机电转换材料中占据重要地位。其中，β相是PVDF中最具有电活性的晶体结构形式，因其所有链段均呈顺式排列，从而产生最大的偶极矩，进而增强材料的压电响应。

然而，β相的形成通常伴随着多孔结构的出现，这在某些应用中可能成为限制因素。例如，在需要高机械强度和良好电性能的传感或执行器应用中，多孔结构可能导致材料的物理性能下降。因此，研究如何在不破坏其电活性特性的前提下改善PVDF膜的结构成为了一个重要的课题。本文通过结合非溶剂诱导相分离（NIPS）技术和热机械压缩处理，探索了一种简单且可扩展的方法，以提高PVDF膜的β相含量和电性能，同时减少其多孔性。

NIPS是一种常用的聚合物膜制备方法，其原理是将聚合物溶液浸入非溶剂浴中，促使溶剂与非溶剂之间的交换，从而导致聚合物的沉淀和结晶。这种方法可以产生具有不对称结构的膜，其中靠近非溶剂浴的一侧形成多孔层，而靠近基底的一侧则为致密层。通过调整溶剂和非溶剂的性质、溶液温度、添加剂以及交换时间等参数，可以有效地控制膜的形态和结晶动力学。对于PVDF而言，使用极性溶剂如二甲基甲酰胺（DMF）或二甲基乙酰胺（DMA）并在低于70℃的温度下处理，有助于诱导β相的形成。因此，NIPS技术能够满足β相结晶所需的条件。

在NIPS处理后，PVDF膜通常表现出多孔结构，这限制了其在某些应用中的性能。为了解决这一问题，研究者提出通过后续的热机械压缩处理来改善膜的物理性能。该方法通过在不同温度和压力条件下对膜进行压缩，可以显著降低膜的孔隙率，从而形成致密的结构。同时，压缩处理还能促进β相的形成，提高材料的结晶度，进而增强其电性能。与传统的膜拉伸方法相比，热机械压缩处理具有操作简便、适用于不同尺寸样品以及易于工业化生产的优点。特别是在结合电场的应用中，压缩处理可以更有效地对聚合物链进行取向，从而进一步提升PVDF的压电响应。

本文研究了通过NIPS方法制备的PVDF膜在不同热机械压缩参数下的形态、化学结构、热性能、机械性能和压电响应的变化。实验结果表明，随着压缩温度和压力的增加，膜的厚度显著减少，孔隙率降低，β相含量提高，结晶度增强，机械强度和压电性能也随之改善。此外，通过扫描电子显微镜（FE-SEM）等手段对膜的形态进行了详细分析，进一步验证了热机械压缩处理对膜结构的影响。研究还探讨了不同压缩条件对膜性能的具体影响，以及这些变化背后的物理机制。

值得注意的是，本文所采用的处理方法不仅在实验上取得了良好的效果，而且在工业应用方面也展现出较大的潜力。由于NIPS技术本身具有较高的生产效率和较低的成本，结合热机械压缩处理可以进一步优化其性能，使其适用于大规模生产。这种处理方式的简单性和可扩展性，使其在未来的传感、执行器和能量收集装置制造中具有广阔的应用前景。

此外，本文还强调了PVDF材料在机电转换应用中的重要性。其独特的晶体结构和化学特性使其能够在外部刺激下产生电响应，这种特性在现代电子和生物医学工程中具有重要价值。例如，在生物医学领域，PVDF因其良好的生物相容性和电活性，被广泛应用于植入式传感器和执行器等设备。而在电子领域，其高压电响应使其成为制造高性能传感器和能量收集装置的关键材料。

综上所述，本文通过将NIPS方法与热机械压缩处理相结合，成功开发了一种新的PVDF膜制备工艺。该工艺不仅能够提高膜的β相含量和电性能，还能有效改善其机械性能和结构均匀性。通过系统的实验和分析，研究者揭示了不同处理参数对膜性能的影响机制，并为未来的工业化应用提供了理论支持和实践指导。这种创新性的处理方法有望推动PVDF材料在多个领域的进一步发展和应用。