1. 서 론

폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF)는 압전 특성을 가지는 대표적인 고분자 소재로 가벼움과 유연성, 그리고 높은 유전 특성으로 인해 웨어러블 소자, 유연 디스플레이, 에너지 하베스팅 소자 등 여러 전자소자 분야에 적용 가능하며, 현재까지도 광범위하게 연구되고 있다.^1,2,3) PVDF에는 몇 가지의 결정상(crystalline phase)이 존재하는데, 그중에서 β상이 우수한 압전･유전 특성을 내보이는 것이 잘 알려져 있다. 하지만 열역학적 안정성으로 인해 일반적인 PVDF에는 α상(비분극 상)이 지배적이라 PVDF의 광범위한 응용에 큰 난관으로 자리잡고 있다.⁴⁾ 이에 PVDF의 공중합체인 PVDF-TrFE는 TrFE(trifluoroethylene) 공중합에 의해 α상 형성이 억제되고, 분극 방향과 동일하게 배열된 β상이 자연적으로 우세하게 형성된다. 따라서 압전･유전 특성을 이용하는 소자 제작 시 PVDF-TrFE의 활용은 크게 주목받고 있다.^5,6,7)

하지만 일반 PVDF-TrFE 박막은 표면적이 제한적이고 기계적 변형 집중도가 낮아 광범위한 응용에는 한계를 내보인다. 따라서 광리소그래피, 전자빔 리소그래피, 나노임프린팅 기법 등의 여러 미세공정을 이용하여 PVDF-TrFE 표면 위에 미세구조물을 제작하려는 여러 시도가 있었다.^8,9,10) 그럼에도 불구하고 기존의 미세공정 기법은 대면적 생산, 이용 소재 제한, 복잡하고 긴 공정과정 등의 한계가 지적된다. 특히, PVDF-TrFE의 높은 β상 비율에도 불구하고 분극 방향이 무작위적이기 때문에 유전 특성 기반 전자소자의 출력 성능이 제한된다는 중대한 문제가 있다. 이를 극복하기 위해 전기방사(electrospinning)와 같은 기법이 도메인 정렬(domain alignment)에 활용되나, 최종 산출물이 섬유형태인 만큼, 구조적 다양성이 제한적일 뿐만이 아니라 소형 전자소자 등에 활용되기에는 큰 무리가 있다.

이상에서 본 연구는 고전계 인가를 이용한 PVDF-TrFE 박막의 표면 구조체 형성 및 결정성 향상을 보고한다. 유동성이 확보되는 고분자 박막 표면에 강한 전기장을 인가하면 공기-박막 계면은 정전기 압력과 라플라스 압력 간의 상호작용으로 전기수력 불안정성(electrohydrodynamic instability)이 유도된다.^11,12,13,14) 전기수력 제어를 통한 표면 구조 변형은 고분자 유체역학과 전자기학의 결합에 있으며, 전극 간의 거리, 인가 전기장 세기, 고분자 유체의 점도, 유전상수, 고분자 박막 두께 등의 여러 매개변수 조작을 통해 전기수력 불안정성을 적절하게 제어된다. 공정 절차에 있어 단순히 축전기 구조에 따른 전기적 퍼텐셜만을 요구하기 때문에, 기존의 전기방사 기법과 달리 저렴한 방식으로 다양한 표면 구조체 제작이 박막 형태로 가능하다. 특히, 상부 전극에 마스터 패턴을 부착하여 나노패터닝까지도 가능하다는 장점이 있다.¹⁵⁾ 이상은 PVDF-TrFE의 소형 전자소자 응용에 새로운 방안을 마련해준다.

본 연구에서는 전기수력 불안정성을 이용해 PVDF-TrFE 박막에 표면 구조체를 형성하는 결과를 보고한다. 전기수력 구조물 형성에 길이 수준을 결정하는 파장 매개변수를 조절하여 조밀한 나노구조체를 PVDF-TrFE 박막 표면에 형성한다. 이때 형성된 나노구조체로 인해 표면적 증가뿐만이 아니라 PVDF-TrFE 박막의 결정상이 더 정렬되는 효과를 얻을 수 있다. 전기수력 제어 과정에서 이용되는 정전기 압력(전기장)은 국소적으로 고분자 사슬 정렬을 촉진하여 결정성 및 분극 정렬도를 향상할 수 있기 때문이다.¹⁶⁾ 따라서 전기장을 이용하는 이 방식은 PVDF-TrFE 박막 위에 단순히 표면 구조체를 형성하는 것에 그치지 않고, 분자 사슬의 정렬(chain alignment)을 통한 결정립 성장(grain growth)을 동시에 유도한다는 중요한 장점을 갖는다.

전기수력 불안정성 제어로 형성된 PVDF-TrFE 박막의 나노구조는 기계적 응력 집중과 결정립 성장으로 인해 향상된 유전 특성을 내보인다. 본 연구에서는 제작한 PVDF-TrFE 나노구조체는 고 유전율(ε′), 손실 탄젠트, 강유전 히스테리시스 특성(P-E loop) 등을 측정하여 일반 PVDF-TrFE 박막보다 향상된 유전 특성을 확인하였다. 따라서 본 연구에서 보고한 전기수력 불안정성을 이용한 PVDF-TrFE 박막의 나노구조는 여러 전자소자의 상용화 가능성을 높여줄 것이다.

2. 실험 방법

본 실험을 진행하기 위해 p-타입 실리콘 기판과 ITO 유리 기판(DURAN Group)이 주요하게 이용되었다. 모든 기판은 아세톤과 에탄올 속에 담가 각각 30 min간 초음파 처리를 통해 세정되었다. 이후 피라냐 용액(Piranha solution)을 제조하여 잔여 유기물을 제거하였다. H₂SO₄ (98 %)와 H₂O₂ (30 %)를 3:1의 비율로 배합하여 피라냐 용액을 제조하였고, 150 °C로 가열한 상태에서 기판을 천천히 담그었다. 이후 탈이온수로 기판을 세척하고 질소 가스 환경에서 건조하였다.

본 실험에서는 PVDF-TrFE 박막 표면에 나노구조체를 형성하기 위해 전기수력 불안정성을 이용한 공정이 실시되었다. PVDF-TrFE 파우더 물질은 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone, MEK, 2-Butanone)을 용매 삼아 3~7 wt% 농도로 용해되었다. 60 °C에서 약 5 h의 교반 후 용액을 0.2 µm 직경의 필터로 여과하였다. PVDF-TrFE 용액은 준비된 기판 위에 3,000 rpm으로 스핀코팅하였다. 용액 농도에 따라 박막의 두께를 약 200~750 nm의 범위 내에서 조절하였다. 스핀코팅한 PVDF-TrFE 박막은 약 5 min간 80 °C에서 열처리를 하여 잔여 유기용매를 제거하였다. 모든 화학제품은 Sigma Aldrich 사에서 구입하였고, 추가 정제 없이 그대로 사용하였다.

PVDF-TrFE 박막 표면에 나노구조체를 형성하기 위해 전기장을 통한 전기수력 불안정성을 유도하였다. 실시한 전기수력 제어 기법은 다음과 같다. 하부전극 위에다 PVDF-TrFE 박막을 위치시키고 80 °C로 열을 가하였다. 상부전극은 평평한 실리콘 기판을 부착하여 PVDF-TrFE 박막을 마주보게 한 상태로, 축전기 구조를 형성하였다. 상부전극에는 100~800 nm의 공기층 두께를 확보하기 위해 300~1,000 nm 두께의 산화실리콘이 스페이서(spacer)로 이용되었다. 이때, 축전기 구조에 수직방향의 기계적 압력을 가하여서 균일한 공기층을 유지하였다. 이후 전압은 50~120 V의 범위에서 인가되었고, 10⁷ V/m 이상의 전기장이 박막 표면의 수직방향으로 발생하였다. 공정시간 이후 냉각 단계 없이 양 전극은 분리되어, PVDF-TrFE 박막 표본을 수거하였다. 국소적 부위에 집중된 전기장 효과를 피하기 위해 측정은 박막 표면 내부로 엄격히 제한되었다.

전기수력 불안정성으로 제작된 PVDF-TrFE 나노구조체는 10 nm 두께의 백금을 증착한 후, 전자주사현미경(scanning electron microscope, SEM, JEOL JSM7401F)으로 표면 구조를 관측하였다(가속 전압: 3.0~5.0 kV).

PVDF-TrFE의 결정상 분석을 위해 X선 회절기(X-ray diffractometer, Rigaku Miniflex 600, Japan)를 이용하였다. 40 kV의 인가전압으로 2 °/min의 scan rate으로 측정을 시도하였다. 분자 진동 모드는 라만 분광기(micro-Raman spectrometer, WITec, Germany)로 분석되었다.

PVDF-TrFE 박막의 강유전 특성은 분극-전기장(P-E) 히스테리시스 루프 측정을 통해 분석되었다. 전극 구조를 갖춘 표본은 하부 전극 위에 PVDF-TrFE 박막(또는 PVDF-TrFE 나노구조체)을 형성한 후, 상부 전극으로 원형 금(Au, 두께 100 nm)을 증착하여 제작하였다. P-E 루프 측정은 precision multiferroic tester (Radiant Technologies, Inc.)를 이용하여 수행되었으며, 삼각파(triangular wave) 형태의 전기장을 ±200 kV/cm 범위에서 인가하였다. 측정은 주파수 5 Hz 조건에서 이루어졌으며, 온도는 실온(25 °C)으로 유지되었다. 얻어진 전류-전압 신호는 분극(P)으로 변환하여 히스테리시스 곡선을 도출하였다

3. 결과 및 고찰

Fig. 1(a)은 전기수력 제어 기법을 통해 PVDF-TrFE 박막 위에 표면 구조체를 형성하는 방법을 도시한다. 공정은 축전기 구조에서 이루어진다. 하부전극 위에 스핀코팅된 PVDF-TrFE 박막을 위치시키고, 그 위에 상부전극을 마주보는 상태로 100~800 nm 두께의 공기층을 확보하였다. 전기수력 불안정성 유도에 충분한 전압을 양 전극에 인가하여 박막 표면과 수직하게 10⁷ V/m 이상의 전기장을 발생시켰다. 박막 요동(thin film undulation)은 시간에 따라 증폭하여 표면적을 증가시키기 위해 구조체를 형성한다. 정전기 압력에 의해 위로 성장하는 박막 표면은 상부전극과 접촉하는데, 최종적으로 원기둥 형상의 구조체가 박막 전 면적에 걸쳐 형성된다[Fig. 1(b)].¹³⁾ 전기수력 불안정성에 의한 박막 요동의 크기 수준은 고유파장(characteristic wavelength)에 지배를 받는다. 유동성이 확보되는 고분자 박막은 비압축성 뉴턴 유체(incompressible Newtonian fluid)로 간주될 수 있고, 이때 분산 관계(dispersion relation)에 주어지는 가장 지배적인 파장, 즉 고유파장 λ_m은 다음과 같다.¹⁷⁾

Fig. 1.

Surface structure growth induced by electrohydrodynamic instability. (a) Destabilized film grows upwards over time. Consequently, column-shaped structures are formed. (b) Digital photo shows the structured PVDF-TrFE film (2 × 2 cm²).

식 (1)에서 γ는 표면장력 계수이고, P_el는 정전기 압력, h는 박막 두께이다. 전기수력 불안정성에 의해 성장하는 표면 구조체는 다음의 전체 압력에 지배받는다.

여기서 P₀는 대기압이고, ε₀는 진공상 유전율, ε_p는 유전 상수, d는 전극 사이거리, U는 인가 전압이다. 식 (2)에서 알 수 있듯이, 전기수력 불안정성은 인가 전압, 유전상수, 박막 두께, 공정시간 등의 여러 공정 매개변수 조작을 통해 표면 구조체를 다채롭고 손쉬운 방식으로 형성할 수 있다는 중요한 기술적 장점을 갖는다.

본 연구에서는 PVDF-TrFE 박막 표면 위에 미세구조체를 형성하기 위해 전기수력 제어 기법을 이용하였다. 식 (1)과 (2)에서 함의되는 것처럼, 공정 매개변수 조작을 통해 형성되는 고유파장 범위에 따라 구조체의 크기와 밀도를 조절하였다. 이때, λ_m의 변화 정도를 비교하기 위해 리스케일된 고유파장 λ_m/λ₀을 주요하게 변화시켰다. 임의로 도입된 λ₀는 다음과 같이 정의된다.¹⁷⁾

식 (3)에서 분자와 분모는 각각 박막을 불안정하게 하려는 정전기 압력과 안정시키려는 라플라스 압력을 나타내는 물리량이다. λ_m/λ₀이 작아질수록 전기장에 의한 정전기 압력이 상대적으로 강해짐을 알 수 있다. 본 실험에서는 λ_m/λ₀을 3.7 × 10^-2에서 1.3 × 10^-3까지 변화시키면서 PVDF-TrFE 박막 표면을 관측하였다.

Fig. 2는 λ_m/λ₀을 변화시키면서 형성한 PVDF-TrFE 표면의 전기수력 구조물을 관측한 전자주사 현미경 이미지이다. λ_m/λ₀가 3.7 × 10^-2 이상일 때, 표면 요동은 관측되지 않았다. 하지만 그 이하일 때, 1~2 µm 크기의 원기둥 구조체가 확인되었다. λ_m/λ₀를 1.1 × 10^-2까지 낮추자 1 µm 이하의 구조체가 형성되었는데, 동시에 간격도 줄어들어 구조체의 조밀도가 높아지는 경향을 보였다. 그리고 λ_m/λ₀를 더욱 낮출수록 나노구조체 분포도는 높아졌으며, 특히 λ_m/λ₀ = 1.3 × 10^-3에서 500 nm 이하 크기의 나노구조체가 매우 조밀하게 형성됨을 관측하였다. 또한, 2 × 2 cm² 크기의 면적에서 균일도를 확보하기 위해 공정 시간을 변화시켰다. 10 min의 공정시간에서는 Fig. 2(a)에서 보여지는 것처럼 전기수력 구조물 각각이 독립된 객체로 형성되었다. 하지만 그 이상의 공정시간(20 min)에서는 측면 병합(lateral coalescence)으로 인해 구조체의 성장이 옆으로 성장하는 결과를 확인할 수 있었다. Fig. 2(a)와 비교할 때, Fig. 2(b)는 측면 병합의 영향을 보여준다. 동일한 λ_m/λ₀에도 불구하고, 이웃한 구조체는 서로 연결되어 무작위적인 형상을 내보였다. 따라서, 본 실험에서 λ_m/λ₀은 1.3 × 10^-3로, 공정시간은 10 min으로 고정시킬 경우 균일한 대면적의 PVDF-TrFE 나노구조체 형성을 확인할 수 있었다.

Fig. 2.

Formation of nanostructures with different characteristic wavelengths. (a) SEM images showing variations in the size and density of nanostructures while varying the λ_m/λ₀ (3.7 × 10^-2 - 1.3 × 10^-3). (b) Morphological deformation of the nanostructures caused by lateral coalescence when the processing time T is extended from 10 min to 20 min.

전기수력 제어 기법으로 제작된 PVDF-TrFE 나노구조체는 결정상 분석이 실시되었다.

Fig. 3(a)는 라만 분광법을 이용하여 λ_m/λ₀에 따른 PVDF-TrFE의 결정상 변화를 관측하였다. β상 특성을 나타내는 진동 모드는 840 cm^-1 부근에서 주요하게 관측되었다. λ_m/λ₀이 3.7 × 10^-2에서 1.3 × 10^-3로 작아지면서, 즉 라플라스 압력에 비해 정전기 압력의 비중이 상대적으로 커지면서 α상 보다는 β상 특성이 강화되는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 정전기 압력에 의해 PVDF-TrFE 고분자 사슬의 분극 방향이 정렬되었기 때문이다. 보다 분명한 결정상 분석을 위해 동일 표본의 X선 회절 분석을 실시하였다.

Fig. 3.

Characterization of the structured PVDF-TrFE films. (a) Raman spectra represent the increase in the β-phase peak intensity with decreasing the wavelength ratio λ_m/λ₀. (b) XRD patterns show a pronounced β-phase peak at 2θ ≈ 20° at different values of the λ_m/λ₀.

Fig. 3(b)는 X선 회절 분석 결과를 나타낸다. 2 °/min의 스캔 속도로 10°에서 45° 사이의 2θ 범위에서 측정되었다. 전기수력 불안정성을 유도하여 형성된 각 구조체는 모두 PVDF-TrFE 박막의 특징적인 β상 고유 피크가 확인되었으며, 특히 2θ ≈ 19.8° 부근의 (110)/(200) 면에 해당하는 회절 피크가 뚜렷하게 확인되었다. 반면, α 상 특성 피크인 17.4° (100) 회절은 관찰되지 않아, 본 표본에서 β상이 지배적인 구조임을 분명히 나타낸다. λ_m/λ₀가 3.7 × 10^-2일 때는 피크의 세기가 약하고 폭이 넓게 관측되었다. 하지만 λ_m/λ₀가 1.1 × 10^-2에서 1.3 × 10^-3로 감소할수록, 피크의 크기가 증가하고 선폭이 줄어드는 경향을 내보였다. 피크 위치가 크게 변하지 않았으므로, 구조적 상 전이가 아닌, 동일한 β상 내에서 결정립이 성장하였음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 전기수력 제어 공정에서 전기장 인가에 의한 정전기 압력이 PVDF-TrFE 분자 사슬의 정렬을 촉진한 결과라 할 수 있다. 본 실험에서는 공정 온도를 80 °C로 일정하게 유지하였다. 그리고 λ_m/λ₀의 감소가 상대적인 전기장 세기, 즉 정전기 압력의 증가임을 고려할 때, 이상의 결과는 정전기 압력에 의한 효과라고 할 수 있다. 또한, Fig. 2에서 파장 감소에 따른 PVDF-TrFE 구조체의 크기가 작아지고 조밀해짐을 고려한다면, 이상의 결과는 전기수력 제어 기법이 PVDF-TrFE의 표면 나노구조체를 형성할 뿐만이 아니라 결정성까지 향상시키는 효과적인 공정임을 확인시켜준다.

본 연구는 전기수력 불안정성으로 제작한 PVDF-TrFE 나노구조체의 유전 특성을 확인하기 위한 측정을 실시하였다. Fig. 4(a)은 주파수에 따른 유전율(ε′) 측정 결과를 보여준다. 파장 비율 λ_m/λ₀에 따른 측정 표본의 유전 특성을 분석하였다. 모든 표본의 ε′는 저주파 영역(10~10³ Hz)에서 높은 수치를 보이다가, 그 이상의 주파수에서는 점차 감소하는 분극 이완(dipolar relaxation) 거동을 나타냈다.^18,19) 전체적으로 λ_m/λ₀값이 감소할수록 ε′가 전 주파수 영역에서 높은 수치를 내보였는데, 이는 전기수력 제어 기법에서 정전기 압력이 강할수록 PVDF-TrFE 고분자 사슬이 효과적으로 정렬되어 분극 밀도가 강화된 결과로 해석할 수 있다.^20,21) 즉, λ_m/λ₀이 감소할수록 조밀한 나노구조체 형성과 더불어 PVDF-TrFE의 β상 결정립 성장이 촉진되는 것이다.

Fig. 4.

Dielectric properties of the structured PVDF-TrFE films. (a) Permittivity (ε′) decreases with increasing frequency. As the ratio of λ_m/λ₀ decreases from 3.7 × 10^-2 to 1.3 × 10^-3, the ε′ increases owing to enhanced crystallinity and chain alignment. (b) Dielectric loss tangent (tan δ) as a function of frequency, representing reduced dielectric losses for lower λ_m/λ₀ ratios.

Fig. 4(b)는 주파수에 따른 손실 탄젠트(tan δ) 특성을 나타내는 곡선이다. 저주파 영역에서는 모든 표본에서 tan δ가 0.05 내외의 낮은 수치를 내보였는데, 이는 고분자 사슬 분극이 인가 전기장에 원활히 따라가 에너지 소실이 적은 까닭이다.²²⁾ 한편, 고주파 영역(10⁴ - 10⁶ Hz)에서는 분극 이완 거동에 따라 tan δ가 다소 상승하는 경향을 내보였다. 측정 결과에 따르면, λ_m/λ₀이 1.3 × 10^-3인 경우는 3.7 × 10^-2인 경우에 비해 비교적 tan δ가 비교적 덜 가파르게 증가하였다.²³⁾ 이는 고분자 사슬 정렬에 따라 PVDF-TrFE의 결정립이 정렬되어 분극 반응의 안정화로 인해 에너지 손실이 감소한 결과이다. 즉, 전기수력 불안정성을 이용하는 PVDF-TrFE 표면구조체 제작 공정은 유전 손실 감소에도 큰 기여를 할 수 있는 것이다.²⁴⁾ 이상의 결과를 정리하면, 전기수력 불안정성에 의한 나노구조체의 크기와 조밀도 변화가 유전 특성과 밀접하게 연관된다는 것을 알 수 있다. Fig. 2에서 보여지는 것처럼 λ_m/λ₀이 감소할 수록 구조체의 크기는 감소하고 조밀도는 커진다. 이러한 미세구조 변화는 고분자 사슬의 국소 정렬과 결정립 성장을 촉진하여, Fig. 4에서 관측된 것처럼 유전율 증가와 손실 탄젠트 감소로 상관된다. 따라서 본 연구는 단순 표면 거칠기 증가 효과를 넘어, 나노구조 크기 조절에 따른 분극 정렬 안정성 및 결정성 향상에 기인한 결과를 내포한다.

전기수력 불안정성을 이용하여 제작된 PVDF-TrFE 나노구조체의 강유전 특성을 검증하기 위해 분극-전기장(P-E) 히스테리시스 측정을 수행하였다. Fig. 5는 서로 다른 λ_m/λ₀조건에서 제작된 PVDF-TrFE 구조체의 P-E 루프를 보여주며, 모든 표본에서 전형적인 강유전성 곡선이 관측되었다. 특히 λ_m/λ₀이 3.7 × 10^-2에서 1.3 × 10^-3로 감소함에 따라 루프 개구가 점차 넓어지면서 잔류분극(remnant polarization, P_r)과 항전계(Coercive field, E_c) 값 모두 증가하는 경향을 나타냈다. 이는 인가 전기장이 커질수록 고분자 사슬의 정렬과 β상 결정화가 더욱 강화되어, 분극 안정성과 dipole 전환 특성이 함께 향상되었음을 의미한다.

Fig. 5.

Polarization-electric field (P-E) hysteresis loops of the structured PVDF-TrFE films. Surface structures with smaller values of λ_m/λ₀ show the larger remnant polarization and broader loop area, indicating enhanced ferroelectric response.

정리하자면, 본 실험에서 전기수력 공정 매개변수인 λ_m/λ₀를 제어하여 PVDF-TrFE 나노구조체의 β상 함량과 분극 정렬 상태를 조절하였다. 결과적으로 높은 정전기 압력이 인가될수록 P_r과 E_c가 함께 증가하는 강유전 특성이 뚜렷이 확인되었다. 다시 말해, 낮은 전기장 조건에서는 분극 정도와 전환 장벽이 상대적으로 작지만, 높은 전기장 조건에서는 잔류분극이 커지고 항전계 역시 증가하여 dipole 안정성이 강화된 강유전적 성능을 보여주었다. 이러한 결과는 P-E 루프의 질적·양적 향상을 반영하며, 향후 압전 및 에너지 하베스팅 소자에서 높은 P_r은 출력 성능 향상에, 높은 E_c는 분극 유지 안정성에 기여할 수 있음을 시사한다.

4. 결 론

본 실험에서는 전기수력 불안정성을 이용하여 PVDF-TrFE 박막 표면에 조밀한 나노구조체를 형성하였다. 전기수력 제어 기법은 전기장 인가를 통한 정전기 압력으로 고분자 유체를 미세하게 이동시켜 표면 구조체를 형성시킨다. 이때, 정전기 압력에 의한 효과는 PVDF-TrFE 고분자 사슬이 정렬되어 β상 결정 구조를 향상시킨다는 것이다. 본 연구에서는 구조체 크기와 조밀도를 제어하기 위해 전기수력 매개변수인 λ_m/λ₀을 3.7 × 10^-2에서 1.3 × 10^-3로 변화시켰다. 파장 감소에 따라 PVDF-TrFE의 표면구조체 크기가 작아지고 동시에 구조적 밀도가 높아지는 것을 전자주사현미경 관측을 통해 알 수 있었다. 이 λ_m/λ₀는 라플라스 압력 대비 정전기 압력의 크기를 비교하는 물리량으로, 본 연구에서는 정전기 압력 세기에 따른 PVDF-TrFE 분자 사슬 정렬을 확인하였다. 라만 분광법과 X선 회절 분석을 통해 λ_m/λ₀가 감소할수록 결정립 성장이 분명해지는 결과를 확인하였다. 유전 특성의 향상 효과를 확인하기 위해 본 연구는 유전율과 손실 탄젠트를 확인하였다. 각각 전 주파수 영역에서 PVDF-TrFE 나노구조체의 안정적인 유전 거동을 확인하였다. 그리고 강유전 특성을 분석하기 위해 P-E 히스테리시스도 측정하여 전류 분극 증가와 루프 면적을 확인하였다. 이상의 결과는 전기수력 불안정성을 통한 PVDF-TrFE 표면 구조 제어가 단순히 나노구조체 형성뿐만이 아니라, 결정 구조 제어에 따른 유전 특성 향상을 도모할 수 있음을 함의한다. 따라서, 본 연구는 향후 차세대 유연 전자소자 및 에너지 소자 등의 상용화에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.