高分子压电材料((1))
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聚偏氟乙烯(PVDF)压电膜是本世纪70年代在日本问世的一种新型高分子压电材料。
到目前为止,世界上只有少数先进国家生产。
锦州科信电子材料有限公司以清华大学为技术依托,成功地实现了PVDF压电膜国产化批量生产。
它具有独特的介电效应、压电效应、热电效应。
与传统的压电材料相比具有频响宽、动态范围大、力电转换灵敏度高、机械性能强度高、声阻抗易匹配等特点,并具有重量轻、柔软不脆、耐冲击、不易受水和化学药品的污染、易制成任意形状及面积不等的片或管等优势。
在力学、声学、光学、电子、测量、红外、安全报警、医疗保健、军事、交通、信息工程、办公自动化、海洋开发、地质勘探等技术领域应用十分广泛。
产品主要有金、银、铝三个品种,膜厚30—500μm,产品形状、面积大小,可根据用户需要确定,是制作改进压力动态传感器和超声、智能探测的新型换能材料。
性能及特点:PVDF压电膜具有较高的化学稳定性、低吸湿性、高热稳定性、高抗紫外线辐射能力、高耐冲击、耐疲劳能力,其化学稳定性比陶瓷高10倍,在80℃以下可长期使用。
PVDF压电膜质地柔软、重量轻,与水的声阻抗相近,匹配状态好,应用灵敏度高;PVDF压电膜在厚度方向的伸缩振动的谐频率很高,可以得到较宽的平坦响应,频响宽度远优于普通压电陶瓷换能器;电容值高,可以采用低淙胱杩沟囊瞧髯鞯推到邮铡?SPAN lang=EN-US>PVDF压电膜优点如下:(1) 良好的工艺性。
可用现有设备进行加工;(2) 能制作大面积的敏感元件;(3) 频带响应宽(0~500MHz);(4) 声阻抗接近于人体组织和水,所以可用于医疗诊断的敏感装置结构中;(5) 具有高冲击强度(可使用于冲击波的传感器中);(6) 耐腐蚀性(在活性介质中使用时这种性能是必需的);(7) 相对介电常数较低;相应较高的压电常数值d33(约比其它压电材料高一个数量级以上)和热信号灵敏度(p/ε)值;(8) 与压电陶瓷相比有更低的导热性;并能制得更薄的薄膜;(9) 柔软坚韧(PVDF的柔顺系数约为PzT的30倍,并且轻(比重只有PzT的1/4左右);能制成所需的各种较复杂的形状(锥形、穹顶形等),可使用在需要具有特殊定向的元件中。
pvdf压电材料制备工艺PVDF压电材料制备工艺PVDF(聚偏氟乙烯)是一种高分子材料,具有良好的压电性能,因此被广泛应用于压电传感器、压电马达、压电声波器件等领域。
下面介绍一下PVDF压电材料的制备工艺。
1. PVDF的制备PVDF的制备一般采用溶液法或熔融法。
溶液法是将PVDF溶解在适当的溶剂中,然后通过蒸发或冷却结晶的方式得到PVDF。
熔融法是将PVDF加热至熔点,然后通过冷却结晶的方式得到PVDF。
两种方法都有其优缺点,具体选择哪种方法取决于具体的应用需求。
2. PVDF压电材料的制备PVDF压电材料的制备一般采用拉伸法或压延法。
拉伸法是将PVDF薄膜在一定的温度和拉伸速度下进行拉伸,使其分子链排列有序,从而获得良好的压电性能。
压延法是将PVDF薄膜在一定的温度和压力下进行压延,使其分子链排列有序,从而获得良好的压电性能。
两种方法都有其优缺点,具体选择哪种方法取决于具体的应用需求。
3. PVDF压电材料的应用PVDF压电材料的应用非常广泛,主要应用于压电传感器、压电马达、压电声波器件等领域。
其中,压电传感器是PVDF压电材料的主要应用领域之一,它可以将机械信号转换为电信号,从而实现对机械信号的检测和测量。
压电马达是PVDF压电材料的另一个重要应用领域,它可以将电信号转换为机械运动,从而实现对机械运动的控制和调节。
压电声波器件是PVDF压电材料的另一个重要应用领域,它可以将电信号转换为声波信号,从而实现对声波信号的发射和接收。
PVDF压电材料具有良好的压电性能,制备工艺也比较简单,因此在压电传感器、压电马达、压电声波器件等领域有着广泛的应用前景。
电子材料压电材料一、压电材料定义压电材料是一类具有特殊物理性质的材料,能够将机械压力转化为电荷信号或者将电场转化为机械运动。
这种材料的压电效应来源于晶格结构的非对称性,当外力作用于压电材料上时,会导致其中的电荷分布不均匀,产生电势差,从而产生电荷信号。
相反,当施加电场时,材料内部的电荷分布也会发生改变,从而引起机械运动,这就是逆压电效应。
、压电材料类型1、晶体类压电材料:如石英等,它们具有优异的压电性能,但成本较高。
2、陶瓷类压电材料:如铅酸钡、钛酸钡等,它们是应用最广泛的压电材料之一,具有良好的压电性能和较低的成本。
3、高分子类压电材料:如聚乙烯二醇、聚偏氟乙烯等,这些材料具有良好的柔韧性和可塑性,适用于一些特殊应用场合。
4、单晶类压电材料:如压电单晶铁酸锆、压电单晶铁酸钛等,这些材料具有极高的压电性能,适用于一些高端应用领域。
5、复合类压电材料:如压电陶瓷-高分子复合材料等,这些材料综合了多种材料的优点,具有比较优异的压电性能和机械性能,适用于一些特殊的应用场合。
三、压电材料原理压电材料的原理是基于晶体结构的非对称性,当施加外力或电场时,晶体结构会发生形变,导致其中的正负电荷分布不均,从而产生电势差。
这种现象被称为直接压电效应。
具体来说,压电材料的晶体结构可以被看作是由正负离子交替排列而成的极化晶体。
当施加外力(如压力、挤压、弯曲等)时,晶体结构会发生畸变,导致其中的正负离子分布不均,从而产生电势差。
这个电势差就是压电材料产生的电信号。
逆压电效应与直接压电效应相反,即当施加电场时,压电材料内部的电荷分布也会发生改变,从而引起机械运动。
四、压电材料应用1、传感器:压电材料可以将机械压力转化为电信号,因此常被用作传感器的敏感元件。
例如,压电材料可以用于测量压力、重量、应力、振动等物理量。
2、声波器件:压电材料的逆压电效应可以将电信号转化为机械振动,因此可以制成各种声波器件,如扬声器、麦克风、声波传感器等。