The role of the sample crystallinity on the electrocaloric effect (ECE) of ferroelectric polymers was investigated in miscible blends of poly(vinylidene fluoride-trifluoroethylene) and poly(methyl methacrylate). Polarization switching measurements gave the electric field required to realize full dipole realignment. Conformational entropy and temperature changes were obtained from the thermal dependence of the dielectric permittivity in the paraelectric phase. The obtained ECE values were relatively high: they reached 18.6 J/kgK and 4.7 K for the pure copolymer and decreased ca. 74% for a 70% crystallinity decreasing. The sample crystallinity appears clearly as a key parameter controlling the ECE in non-oriented ferroelectric polymers.
REFERENCES
1.
2.
3.
4.
T.
Mitsui
, I.
Tatsuzaki
, and E.
Nakamura
, Introduction to the Physics of Ferroelectricity
(Gordon and Breach
, New York
, 1976
).5.
J. F.
Scott
, Annu. Rev. Mater. Res.
41
, 229
(2011
).6.
B. A.
Tuttle
and D. A.
Payne
, Ferroelectrics
37
, 603
(1981
).7.
A. S.
Mischenko
, Q.
Zhang
, J. F.
Scott
, R. W.
Whatmore
, and N. D.
Mathur
, Science
311
, 1270
(2006
).8.
A. S.
Mischenko
, Q.
Zhang
, R. W.
Whatmore
, J. F.
Scott
, and N. D.
Mathur
, Appl. Phys, Lett.
89
, 242912
(2006
).9.
G.
Akcay
, S. P.
Alpay
, G. A.
Rossetti
, Jr., and J. F.
Scott
, J. Appl. Phys.
103
, 024104
(2008
).10.
B.
Neese
, B.
Chu
, S.-G.
Lu
, Y.
Wang
, E.
Furman
, and Q. M.
Zhang
, Science
321
, 821
(2008
).11.
S.-G.
Lu
and Q. M.
Zhang
, Adv. Mater.
21
, 1983
(2009
).12.
T. M.
Correia
, J. S.
Young
, R. W.
Whatmore
, J. F.
Scott
, N. D.
Mathur
, and Q.
Zhang
, Appl. Phys. Lett.
95
, 182904
(2009
).13.
P. F.
Liu
, J. L.
Wang
, X. J.
Meng
, J.
Yang
, B.
Dkhil
, and J. H.
Chu
, New J. Phys.
12
, 023035
(2010
).14.
T. M.
Correia
, S.
Kar-Narayan
, J. S.
Young
, J. F.
Scott
, N. D.
Mathur
, R. W.
Whatmore
, and Q.
Zhang
, J. Phys. D.: Appl. Phys.
95
, 182904
(2009
).15.
B.
Rožič
, M.
Kosec
, H.
Uršič
, J.
Holc
, B.
Malič
, Q. M.
Zhang
, R.
Blinc
, R.
Pirc
, and Z.
Kutnjak
, J. Appl. Phys.
110
, 064118
(2011
).16.
B.
Neese
, S.-G.
Lu
, B.
Chu
, and Q. M.
Zhang
, Appl. Phys. Lett.
94
, 042910
(2009
).17.
S. G.
Lu
, B.
Rožič
, Q. M.
Zhang
, Z.
Kutnjak
, R.
Pirc
, M.
Lin
, X.
Li
, and L.
Gorny
, Appl. Phys. Lett.
97
, 202901
(2010
).18.
B.
Li
, W.J.
Ren
, X. W.
Wang
, H.
Meng
, X. G.
Liu
, Z. J.
Wang
, and Z. D.
Zhang
, Appl. Phys. Lett.
96
, 102903
(2010
).19.
S. G.
Lu
, B.
Rožič
, Q. M.
Zhang
, Z.
Kutnjak
, X.
Li
, E.
Furman
, L. J.
Gorny
, M.
Lin
, B.
Malič
, M.
Kosec
, R.
Blinc
, and R.
Pirc
, Appl. Phys. Lett.
97
, 162904
(2010
).20.
S. G.
Lu
, B.
Rožič
, Q. M.
Zhang
, Z.
Kutnjak
, and B.
Neese
, Appl. Phys. Lett.
98
, 122906
(2011
).21.
X.
Li
, X.-S.
Qian
, S. G.
Lu
, J.
Cheng
, Z.
Fang
, and Q. M.
Zhang
, Appl. Phys. Lett.
99
, 052907
(2011
).22.
A. J.
Lovinger
, Science
220
, 1115
(1983
).23.
Ferroelectric Polymers: Chemistry, Physics and Applications
, edited by H. S.
Nalwa
(Marcel Dekker, Inc.
, New York
, 1995
), Chap. 5–7.24.
T.
Furukawa
, Ferroelectrics
57
, 63
(1984
).25.
J. F.
Legrand
, Ferroelectrics
91
, 303
(1989
).26.
R. L.
Moreira
, R.
Almairac
, and M.
Latour
, J. Phys.: Condens. Matter
1
, 4273
(1989
).27.
R. L.
Moreira
, R. P. S. M.
Lobo
, G.
Medeiros-Ribeiro
, and W. N.
Rodrigues
, J. Polym. Sci.: Polym. Phys. Ed.
32
, 953
(1994
).28.
J. S.
Green
, B. L.
Farmer
, and J. F.
Rabolt
, J. Appl. Phys.
60
, 2690
(1986
).29.
G. M.
Stack
and R. Y.
Ting
, J. Polym. Sci.: Polym. Phys. Ed.
26
, 55
(1988
).30.
R. L.
Moreira
, P.
Saint-Grégoire
, M.
Lopez
, and M.
Latour
, J. Polym. Sci.: Polym. Phys. Ed.
27
, 709
(1989
).31.
L. O.
Faria
and R. L.
Moreira
, Polymer
40
, 4465
(1999
).32.
L. O.
Faria
and R. L.
Moreira
, J. Polym. Sci.: Polym. Phys. Ed.
37
, 2996
(1999
).33.
R. L.
Moreira
, L. O.
Faria
, G.
Marini
, C.
Wisniewski
, and J. A.
Giacometti
, Ferroelectrics
268
, 101
(2002
).34.
S.
Ikeda
, H.
Suzuki
, S.
Nagami
, Jpn. J. Appl. Phys.
31
, 1112
(1992
).35.
T.
Furukawa
, G. E.
Johnson
, H. E.
Bair
, Y.
Tajitsu
, A.
Chiba
, and E.
Fukada
, Ferroelectrics
32
, 61
(1981
).36.
B. A.
Strutkov
and A. P.
Levanyuk
, Ferroelectric Phenomena in Crystals: Physical Foundations
(Springer
, Berlin/Heidelberg
, 1998
).37.
R.
Pirc
, Z.
Kutnjak
, R.
Blinc
, and Q. M.
Zhang
, Appl. Phys. Lett.
98
, 021909
(2011
).© 2012 American Institute of Physics.
2012
American Institute of Physics
You do not currently have access to this content.
