Poli(fluorek winylidenu) (-CH2-CF2-, w skrócie PVDF) jest syntetycznym fluoropolimerem który – jak wiele polimerów o podobnej budowie – odznacza się zdolnością do krystalizacji. Ponieważ polimery niemal nigdy nie krystalizują w całości (prawie zawsze w masie materiału pozostaje część nieuporządkowana), polimery zdolne do krystalizacji nazywa się „częściowo krystalicznymi” lub semikrystalicznymi. PVDF jest właśnie polimerem semikrystalicznym. To co odróżnia PVDF od wielu innych podobnych polimerów, to natura jego kryształów, które odznacza niezwykły polimorfizm. Oznacza to, że PVDF tworzy kilka odmian kryształów różniących się budową wewnętrzną. A jest jeszcze ciekawiej – niektóre odmiany krystaliczne PVDF są zbudowana w taki sposób, że ich cykliczne odkształcenie (ściskanie lub rozciąganie) powoduje powstanie zmiennego pola elektrycznego. Innymi słowy (i w dużym skrócie :-) ) niektóre odmiany krystaliczne PVDF mają właściwości piezoelektryczne. Ze względu, że w kryształach o właściwościach piezoelektrycznych dominującą rolę odgrywa przestrzenny układ zorientowanych dipoli (-CH2-CF2-), nazywa się je kryształami polarnymi. Piezoelektryczne – polarne - odmiany krystaliczne PVDF są cenne, ponieważ – w pewnym uproszczeniu – mogą stanowić mikroźródła energii elektrycznej. Czyli – w kolejnym uproszczeniu – można sobie wyobrazić, że kawałek plastiku poddany działaniu cyklicznego ściskania czy rozciągania będzie w stanie naładować nam smartwatcha. Problemem jednak, który stoi na przeszkodzie do osiągnięcia tego celu jest fakt, że PVDF – gdy pozostawić mu „wolność krystalizacji” – nie tworzy kryształów polarnych, lecz niepolarne. Kryształy polarne mogą powstać podczas krystalizacji w warunkach deformacji, lub pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego, także działąjącym podczas kryststalizacji. W literaturze, przez wiele lat pojawiały się doniesienia, że poli(metakrylan metylu) (PMMA, popularne „pleksi”) dodany do PVDF może dodatkowo wspomagać powstawanie polarnych kryształów PVDF w warunkach rozciągania. Na marginesie: PMMA dodaje się do PVDF jeszcze z kilku innych powodów (np. po to, żeby poprawić przeźroczystość, czy zmodyfikować właściwości mechaniczne PVDF). Przetestowaliśmy doniesienia o „wspomaganiu krystalizacji” eksperymentalnie i, ze zdumieniem stwierdziliśmu, że owszem tak... ale nie zawsze. A przy okazji (jak to zwykle bywa) podczase eksperymentów nasunęło się nam kilka dodatkowych spostrzeżeń dotyczących dość niecodziennych właściwości mieszanin PVDF/PMMA. Pogłębione studia literaturowe doprowadziły do wniosku, że właściwie wpływ PMMA na rekrystalizację PVDF jest trudny do określenia. Całą sprawa wyjaśniła się po usystematyzowaniu postępowania z mieszaninami. Okazało się bowiem, że kluczową sprawą jest ich historia termiczna. I wcale nie chodziło tu nawet o początkowy stopień krystaliczności, czy rozmiary kryształów... Sprawa okazała się znacznie bardziej złożona. Co więcej, okazało się także, że rekrystalizacja PVDF podczas rozciągania mieszanin PVDF/PMMA może przebiegać co najmniej dwiema, dość różnymi drogami prowadzącymi do subtelnie różnych efektów końcowych. Wyniki tych prac podsumowaliśmy w obszernym artykule, który ukazał się w elektronicznej wersji czasopisma Macromolecules. Pełny artykuł na ten temat dostępny jest tutaj: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.4c00077
Środki na finansowanie powyższych badań zapewniło niezawodne Narodowe Centrum Nauki, poprzez grant realizowany w ramach umowy numer UMO-2017/25/B/ST5/02869.