Influencia de películas de CeO₂ en el ordenamiento cristalino del PVDF

Abstract

El fluoruro de polivinilideno (PVDF) presenta un alto potencial para sistemas de recolección de energía mecánica debido a su flexibilidad, baja densidad, estabilidad química y capacidad de conversión electromecánica. Su respuesta piezoeléctrica depende de la cristalinidad y de la proporción de sus fases α, β y γ. La interacción del polímero con óxidos inorgánicos puede generar sitios de nucleación que modifican el ordenamiento de las cadenas poliméricas. En este contexto, el CeO₂ resulta de interés por su estabilidad, propiedades ópticas y capacidad redox asociada con los estados Ce³⁺/Ce⁴⁺ y la formación de vacancias de oxígeno. En este trabajo se depositaron películas delgadas de CeO₂ sobre una región de sustratos de FTO de 1 × 2 cm mediante rocío pirolítico ultrasónico a 475 °C. Las películas presentaron una estructura nanocristalina cúbica tipo fluorita, orientación preferencial (200), con un coeficiente de textura de 2.7, energía de banda prohibida indirecta de 3.23 eV y defectos asociados con vacancias de oxígeno identificados mediante espectroscopía Raman. Posteriormente, se depositaron 0.19 mL de una solución de PVDF en DMF al 1 wt% mediante drop-casting a 70 °C. El polímero cubrió una región con CeO₂ y otra de FTO del mismo sustrato, formando las estructuras PVDF/CeO₂/FTO y PVDF/FTO, respectivamente. Los patrones de difracción de rayos X mostraron diferencias en el pico situado alrededor de 2θ=20°, región donde se superponen reflexiones de las fases α, β y γ del PVDF. Después de corregir la línea base, el área integrada entre 19.5 y 22.5° para PVDF/CeO₂/FTO fue 4.17 veces la obtenida para PVDF/FTO, lo que representa un incremento relativo de 317 %. Este resultado es consistente con un mayor ordenamiento cristalino del PVDF sobre CeO₂, aunque se requiere separar sus contribuciones para establecer el efecto sobre cada fase cristalina del PVDF.

Keywords: Films; CeO2; PVDF