Analyzing temperature – dependent structural changes and frequency response of a ferroelectric nanocomposite based on triglycine sulfate with oxidized multiwalled carbon nanotubes

Bài báo thuộc danh mục ISI (Q4) do nhóm tác giả TS. Lưu Thị Nhạn – Phó Trưởng khoa Khoa học cơ bản- Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội; ThS. Ngô Thị Hoa - Giảng viên Vật Lý – khoa Khoa học cơ bản - Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội; TS. Nguyễn Hoài Thương - Khoa Điện -Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh; ThS. Phan Thị Bích Thảo - Khoa Điện - Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đăng trên tạp chí Ferroelectrics ngày 20 tháng 02 năm 2024 trong tập 618 số 4 năm 2024 từ trang 949 đến trang 956.

Triglycine sulfate (TGS) được biết đến là một chất sắt điện cổ điển với nhiều ứng dụng rộng rãi. Do độ phân cực tự phát cao, chuyển mạch tốt và sự xuất hiện của pha sắt điện ở nhiệt độ phòng (<49 ° C), TGS được sử dụng rộng rãi trong máy dò hồng ngoại, súng điện tử và bộ chuyển đổi. Các ống nano carbon đa vách bị oxy hóa (OMWCNTs) gần đây đã được sử dụng để cải thiện chất lượng của vật liệu sắt điện bằng cách cung cấp cho các ống nano gốc OH. Lưu ý rằng MWCNTs không bị oxy hóa có thể dễ dàng tìm thấy trong các ứng dụng điện tử như siêu tụ điện, bảo vệ EMI, pin mặt trời, hệ thống lưu trữ năng lượng và cảm biến. Trong khi đó, dạng oxy hóa của MWCNTs lại ít được sử dụng trong điện tử. Trong các nghiên cứu trước đây, vật liệu nanocompozit dựa trên TGS và OMWCNTs đã được tổng hợp và nghiên cứu về sự chuyển tiếp sắt điện/thuận điện và chuyển động của vách domain. Tuy nhiên, không có thay đổi cấu trúc xảy ra khi nhiệt độ giảm.

Nghiên cứu này tiếp tục trình bày về các tính chất dị thường của vật liệu nano sắt điện của triglycine sulfate (TGS) và ống nano carbon đa thành bị oxy hóa (OMWCNTs). Trong bài báo này, bản chất của đáp ứng tần số trong vùng 102–107 Hz ở nhiệt độ thấp (63–273 K) sẽ được làm rõ bằng cách phân tích những thay đổi cấu trúc khi nhiệt độ giảm. Sự thay đổi cấu trúc ở các nhiệt độ khác nhau được quan sát bằng phương pháp quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR). Nhận thấy rằng sự tương tác giữa TGS và OMWCNTs đã ức chế sự chuyển đổi nhóm SO4-, dẫn đến sự gia tăng đáng kể về thời gian relaxation, năng lượng kích hoạt và trường cưỡng bức. Do đó, sự đóng băng của vách domain xảy ra ở nhiệt độ cao hơn so với TGS tinh khiết.

Abstract: The present work is a continuing study on anomalous properties of the ferroelectric nanocomposite from triglycine sulfate (TGS) and oxidized multiwalled carbon nanotubes (OMWCNT). In this study, the nature of frequency response in a region of 102–107 Hz at low temperatures (63–273 K) will be clarified by analyzing structural changes when reducing temperature. It was found that the interaction

between TGS and OMWCNT inhibited the switching of SO4- groups, leading to a significant increase in relaxation time, activation energies and coercive fields. Consequently, the domain – wall freezing occurred at higher temperatures than those in pure TGS.

Keywords: Oxidized MWCNT; triglycine sulfate; dielectric relaxation; polarization switching; domain-wall motion

Toàn văn bài báo tải về tại đây:https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/00150193.2023.2300606

Một vài hình vẽ trong bài báo