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压电薄膜的特性、制备和应用

作者:admin  更新时间:2017-11-23
       压电材料是实现机械能与电能相互转换的功能材料,它的发展有着十分悠久的历史。自19世纪80年代从CURIE 兄弟在石英晶体上发现了压电效应后,压电材料开始引起人们的广泛注意, 随着研究深入,不断涌现出大量的压电材料,如压电功能陶瓷材料、压电薄膜、压电复合材料等。这些材料有着十分广泛的用途,在电、磁、声、光、热、湿、气、力等功能转换器件中发挥着重要的作用。
压电薄膜的特性、制备和应用
  PVDF压电薄膜
  PVDF压电薄膜即聚偏氟乙烯压电薄膜,在1969年, 日本人 发现了高分子材料聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride polymer) 简称PVDF, 具有极强的压电效应 。
  PVDF薄膜主要有二种晶型即α 型和β 型,α型晶体不具有压电性,但PVDF膜经滚延拉伸后,原来薄膜中的α 型晶体变成β 型晶体结构。 拉伸极化后的PVDF 薄膜在承受一定方向的外力或变形时,材料的极化面就会产生一定的电荷, 即压电效应。
  与压电陶瓷和压电晶体相比,压电薄膜主要有以下优点:
  (1)质量轻,它的密度只有常用的压电陶瓷PZT的四分之一,粘贴在被测物体上对原结构几乎不产生影响,高弹性柔顺性,可以加工成特定形状可以与任意被测表面完全贴合,机械强度高,抗冲击;
  (2)高电压输出,在同样受力条件下,输出电压比压电陶瓷高10倍;
  (3)高介电强度,可以耐受强电场的作用(75V/um),此时大部分压电陶瓷已经退极化了;
  (4)声阻抗低,仅为压电陶瓷PZT的十分之一,与水、人体组织以及粘胶体相接近;
  (5)频响宽,从10-3Hz到109均能转换机电效应,而且振动模式单纯。
  因此在力学中可以测量应力和应变,在振动中可以制作加速度计和振动模态传感器,在声学上可以制作声辐射模态传感器和超声换能器以及用在主动控制中,在机器人研究中可以用作触觉传感器,在医 和车辆重量测量上也有应用,
  目前对薄膜材料的研究正在向多种类、高性能、新工艺等方向发展,其基础研究也向分子层次、原子层次、纳米层次、介观结构等方向深入,因而功能薄膜材料的研究具有重大意义。