压电薄膜材料的性能与性能特点
PVDF压电膜简介
(8) 容易加工和安装:可以根据 实际需要来制 定形状,用502 胶来粘贴固定。
工作机理
压电效应 • 压电效应，是某些特殊的材料中机械能与电能相互转化的
现象。根据转化方向的不同，压电效应可以分为正压电效 应和逆压电效应两种。 • 某内些部电会介产质生1在极88沿化0年一现，居定象里方，兄向同弟首上时先受在发到它现电外的气力两石的个的压作相电用对效而表应变面形上时出，现其正 负相反的电荷，当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状 态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时， 电荷的极性也随之改变。相反，当在电介质的极化方向上 施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介 质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或称为电 致伸缩现象。
PVDF压电膜简介
性能及特点
• 聚偏氟乙烯简称F-2。英文名 称PolyVinylideneFluoride， 简称PVDF，分子式∈CF2CH2 n，分子量为40~60万。 PVDF是60年代发展的含氟塑 料之一，它是用三氟乙烯、 氢氟酸与锌粉等作用生成单 体，再经聚合生成白色结晶 固体，属均聚物。
(1) 压电常数d 比石英高十多倍,虽然比 PZT低,但作为传感材料更重要的一个特征参 数g 值比PZT 高20 倍左右。
(2) 柔性和加工性能好,可制成5μm 到1 mm厚度不等、形状不同的大面积的薄膜,因 此适于做大面积的传感阵列器件。
(3) 声阻抗低:为3. 5 ×10 - 6 Pa. s/ m ,仅 为PZT压电陶瓷的1/ 10 ,它的声阻抗与水、 人体肌肉的声阻抗很接近,并且柔顺性好,便 于贴近人体,人体接触安全舒适,因此用作水 听器和医用仪器的传感元件时,可不用阻抗 变换器。
PVDF压电薄膜的力学性能和压电效应实验研究
华中科技大学硕士学位论文摘要PVDF（Polyvinylidene fluoride，聚偏氟乙烯）压电薄膜作为一种新型高分子压电材料，由其制成的传感器具有灵敏度高、频带宽、声阻抗低、电压输出高和可加工成特定形状等优点，被广泛用于各个领域。
本文对镀银PVDF压电薄膜的基本力学性能，不同温度场下的振动特性和不同厚度薄膜的压电效应进行了实验研究与分析，具体研究内容及结论如下：首先，选用了厚度分别为40μm、64μm和122μm（上下表面镀银层均为6μm）的PVDF压电薄膜，利用纤维拉伸试验机对其平行分子链方向（1方向）和垂直分子链方向（2方向）分别进行拉伸力学性能测试，获得了相应的应力-应变曲线。
试验结果表明：在弹性阶段，两个方向的力学性能较为接近，但进入塑性阶段，两个方向的力学性能差异明显，表现出强烈的各向异性。
其次，制作了厚度分别为40μm、64μm和122μm的PVDF悬臂梁试样，利用非接触式振动测试系统，测试了其在不同温度场下的振动特性，并获得了其一阶固有频率。
实验结果表明：PVDF悬臂梁的一阶固有频率随着温度增加而减小，在初始升温阶段，频率值下降较为缓慢，而当温度升高到一定值时，频率值下降较快，同时，PVDF压电薄膜厚度越小，其固有频率受温度影响越大。
最后，基于非接触式振动测试系统，对PVDF压电薄膜的压电效应进行了实验研究。
三种不同厚度PVDF悬臂板压电效应实验结果表明：电压-频率曲线与幅频响应曲线具有很好的一致性，且输出电压峰值对应的激励频率与PVDF悬臂板共振频率一致，表明PVDF压电传感器输出电压与输入应变具有很好的线性关系，适宜于应变测量，且厚度较小的PVDF压电薄膜灵敏度较高。
本文对PVDF压电薄膜的基本性能进行了实验研究与分析，为PVDF压电传感器的设计与优化提供基础数据支撑，具有重要的工程应用价值。
关键词：PVDF压电薄膜；拉伸力学性能；振动特性；压电效应华中科技大学硕士学位论文AbstractAs a novel piezoelectric polymer material, the sensors made of PVDF(polyvinylidene fluoride) piezoelectric film have the advantages of high sensitivity, wide frequency band, low acoustic impedance, high voltage output, and can be processed into specific shapes,which are widely applied in various fields. In this paper, the basic mechanical properties, the vibration characteristics under different temperature fields, and the piezoelectric effect of silver-coated PVDF piezoelectric films were studied experimentally and analyzed. The specific research contents and conclusions are as follows: First, the PVDF piezoelectric films with different thickness of 40 μm, 64 μm, and 122 μm (the thickness of coated silver on the upper and lower surfaces is 6μm) were prepared. The tensile samples of PVDF piezoelectric film were tested in two directions using a fiber tensile tester,i.e.,parallel (1 direction) and perpendicular (2 direction) to the molecular chains, and the corresponding stress-strain curves were obtained. The experimental results show that: in the elastic stage, the mechanical properties of the two directions are practically identical,however ,in the plastic stage, the mechanical properties of the two directions are significantly different, showing a strong anisotropy.Next, PVDF cantilever specimens with thicknesses of 40μm, 64μm and 122μm were prepared respectively. The non-contact vibration test system was used to test the vibration characteristics of the PVDF cantilever beam under different temperature fields, and its first-order natural frequency was obtained. The experimental results show that the first-order natural frequency of the PVDF cantilever beam decreases with increasing temperature. In the initial heating stage, the frequency decreases more slowly, and when the temperature rises to a certain degree, it declines rapidly.Besides ,the smaller the PVDF film thickness is, the greater its natural frequency is affected by the temperature.Finally, based on the non-contact vibration test system, the piezoelectric effect of PVDF was investigated experimentally. The experimental results of three different thickness PVDF cantilever plates show that the voltage-frequency curve is in good agreement with the amplitude-frequency response curve, and the excitation frequency corresponding to the peak output voltage is consistent with the resonance frequency of the华中科技大学硕士学位论文PVDF cantilever plate, indicating the sensor’s output voltage has a good linear relationship with the input strain and is suitable for strain measurement. In the same time ,the sensor made of smaller thickness has higher sensitivity.In this paper, the basic properties of PVDF piezoelectric films were experimentally researched and analyzed,which provides the basic data reference for the design and optimization of PVDF piezoelectric sensors and has much significance in engineering application.Keywords: PVDF piezoelectric films; Tensile mechanical properties; Vibration characteristics; Piezoelectric effect.华中科技大学硕士学位论文目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (IV)1绪论 (1)1.1研究背景和意义 (1)1.2PVDF压电薄膜基本特性 (2)1.3PVDF传感器在不同应用领域国内外研究现状 (5)1.4本文主要研究内容及安排 (13)2PVDF压电薄膜力学性能实验研究 (15)2.1PVDF压电薄膜表面形貌表征 (15)2.2PVDF压电薄膜拉伸力学性能 (16)2.3实验结果及分析 (18)2.4本章小结 (22)3不同温度场下PVDF悬臂梁振动特性实验研究 (23)3.1悬臂梁固有频率 (23)3.2PVDF悬臂梁振动测试实验 (24)3.3实验结果与讨论 (27)3.4本章小结 (33)4PVDF悬臂板压电效应实验研究 (34)4.1PVDF压电传感器信号调理电路 (34)4.2PVDF悬臂板压电效应实验 (37)华中科技大学硕士学位论文4.3实验结果与分析 (40)4.4本章小结 (46)5总结与展望 (47)5.1总结 (47)5.2展望 (48)致谢 (49)参考文献 (51)华中科技大学硕士学位论文1 绪论1.1 研究背景和意义在日常生产活动中，结构的振动是一个很普遍的问题。
压电薄膜材料与器件制备技术
压电薄膜材料与器件制备技术一、压电薄膜材料的概述压电薄膜材料是指具有压电效应的薄膜材料，其特点是在外加电场或机械应力下产生形变或反之，即使在微小应变下也能产生大的电荷或电场。
常见的压电薄膜材料有PZT、AlN、ZnO等。
二、压电薄膜器件制备技术1. 压电薄膜制备技术(1) 溅射法：将靶材置于真空室中，通过氩气等惰性气体离子轰击靶材表面，使得靶材表面原子被剥离并沉积在基片上形成压电薄膜。
(2) 溶胶-凝胶法：将金属离子与有机物形成络合物后，在加热过程中逐渐失去溶剂和有机物，形成纳米级粒子，并在基片上形成压电薄膜。
(3) 化学气相沉积法：通过化学反应沉积出具有良好结晶性的压电陶瓷晶体，并在基片上形成良好的压电薄膜。
2. 压电薄膜器件制备技术(1) 压电传感器：将压电薄膜固定在弹性体上，当受到外力作用时，弹性体会发生形变，从而使得压电薄膜产生电荷或电场变化，实现对外力的检测。
(2) 压电陶瓷换能器：将压电陶瓷片固定在机械结构上，当施加外力时，陶瓷片会发生形变，从而产生振动或声波。
(3) 压电马达：将压电陶瓷片与机械结构相连，在施加交流电场的情况下，使得陶瓷片产生振动，并通过机械结构转换为旋转运动。
三、压电薄膜材料与器件应用领域1. 传感领域：利用压电传感器检测温度、气体、液体等物理量。
2. 能量转换领域：利用压电陶瓷换能器将机械能转化为声波或振动能。
3. 运动控制领域：利用压电马达实现精密定位和微型运动控制。
4. 生物医疗领域：利用压电薄膜制备超声探头、人工耳蜗等医疗器械。
四、压电薄膜材料与器件的未来发展趋势1. 高性能化：发展高性能压电材料，提高其压电效应、稳定性和可靠性。
2. 微型化：将压电薄膜材料与微纳加工技术相结合，实现微型化器件的制备。
3. 多功能化：将多种功能集成在一起，实现多功能化的压电器件。
4. 智能化：利用新型材料、新型结构和智能控制技术，实现智能化的压电器件。
五、总结随着科技的不断进步，压电薄膜材料与器件在各个领域得到了广泛应用。
PVDF压电薄膜测量脉动压力可行性研究
PVDF压电薄膜测量脉动压力可行性研究PVDF（聚偏氟乙烯）压电薄膜是一种优良的材料，具有良好的压电效应和机械性能，逐渐在生物医学、能源转换等领域得到广泛应用。
本文旨在探讨PVDF压电薄膜用于测量脉动压力的可行性，并对相关研究进行综述。
首先，PVDF压电薄膜具有优异的压电效应。
PVDF具有非中心对称结构，应力应变曲线剪切发生，从而产生极化电荷。
通过施加机械压力或应变，可以引发PVDF薄膜产生电位差，该压电效应可用于测量脉动压力。
其次，PVDF薄膜具有良好的机械性能。
PVDF具有优异的拉伸、抗撕裂和耐磨损性能，使之能够适应任何形状的曲面，使得薄膜可以被应用于各种复杂场景下的压力测量中。
在PVDF薄膜用于脉动压力测量的研究中，通常需要将薄膜放置在测量区域，并将薄膜的一端固定，另一端与被测压力接触。
当脉动压力作用于薄膜时，薄膜会产生相应的电荷变化。
通过测量电荷信号的变化，可以反推出压力的变化状况。
为了提高测量精度，研究者们提出了一些改进方法。
例如，可以在薄膜表面铺设导电层，以增加电荷传导效果。
同时，一些研究还尝试使用多层叠加的PVDF薄膜结构，以增加压电效应的敏感度和稳定性。
脉动压力测量是一项涉及到生物医学、化工、流体力学等多个领域的重要任务。
在这些领域中，准确测量脉动压力对于病理诊断、流体控制以及能源系统的优化都起到重要作用。
而PVDF压电薄膜因其良好的压电效应和机械性能，被认为是一种可行且有潜力的测量脉动压力的技术手段。
综上所述，PVDF压电薄膜在测量脉动压力方面具有可行性。
随着技术的发展和研究的深入，PVDF压电薄膜的应用前景将更加广阔。
然而，仍需要进一步的实验研究和工程化应用来验证其在具体领域的可行性和实用性。
PVDF压电薄膜
PVDF压电薄膜pvdf压电薄膜即聚偏氟乙烯压电薄膜是本世纪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。
pvdf压电薄膜是一种柔软、质轻、高韧度塑料薄膜，可以根据需要制成各种形状，厚度的元件。
与微电子技术结合，能制成多功能传感元件。
PVDF压电薄膜的应用opvdf压电薄膜具有独特的介电效应、压电效应、热电效应。
与传与传统压电材料相比，它具有频率响应宽、动态范围大、机电转换灵敏度高、机械强度高、声阻抗匹配容易等特点。
还具有重量轻、柔软不脆、抗冲击、不易被水和化学品污染、易于制成任意形状和不同面积的碎片或管子等优点。
广泛应用于机械、声学、光学、电子、测量、红外、安全报警、医疗、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。
产品以金、银、铝为主，膜厚30-500μm，产品形状和面积可根据用户需求确定。
它是一种新型能量交换材料，用于制造和改进压力动态传感器、超声波和智能检测。
?pvdf压电薄膜的优点Opvdf压电薄膜具有高化学稳定性、低吸湿性、高热稳定性和高稳定性抗紫外线辐射能力、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；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）声阻抗接近人体组织和水，可用于医学诊断的敏感器件结构；(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）相对介电常数低；相应较高的压电常数d33（比其他压电材料高约一个数量级）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压电薄膜 传感带
pvdf压电薄膜传感带
PVDF压电薄膜传感带是一种利用聚偏氟乙烯（PVDF）材料制成的压电传感器。
PVDF是一种具有压电效应的聚合物材料，它可以将机械压力转换为电信号。
PVDF压电薄膜传感带通常用于测量和检测应变、压力、力和触摸等物理量，广泛应用于医疗设备、工业自动化、电子设备和触摸屏等领域。
从材料角度来看，PVDF压电薄膜传感带具有良好的压电性能，具有高灵敏度、快速响应和稳定的特点。
它的柔韧性和薄膜结构使其适合于嵌入式传感应用，能够适应复杂的曲面和结构。
从应用角度来看，PVDF压电薄膜传感带可以用于制作触摸传感器、压力传感器、力传感器等各种类型的传感器。
在医疗设备中，它可以用于制作生理信号采集传感器，如心电图贴片、血压测量仪等。
在工业领域，它可以应用于机械手臂的力控制、触摸屏的触摸控制等方面。
在电子产品中，它可以用于制作触摸开关、触摸笔等电子产品。
总的来说，PVDF压电薄膜传感带具有广泛的应用前景，其高灵敏度、快速响应和良好的适应性使其成为各种传感器领域的重要材
料之一。
随着科学技术的不断发展，PVDF压电薄膜传感带在传感技术领域的应用将会更加广泛，为人们的生活和工作带来更多便利和可能性。
PVDF压电薄膜
PVDF压电薄膜PVDF压电薄膜即聚偏氟乙烯压电薄膜是本世纪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。
PVDF压电薄膜是一种柔软、质轻、高韧度塑料薄膜，可以根据需要制成各种形状，厚度的元件。
与微电子技术结合，能制成多功能传感元件。
•PVDF压电薄膜的应用o PVDF压电薄膜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。
</F ON T>•PVDF压电薄膜的优点o 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；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。
pzt压电薄膜 原理
pzt压电薄膜原理PZT压电薄膜原理概述•PZT压电薄膜是一种特殊的材料，在应用中具有重要的地位。
•它通过压电效应将电能转化为机械能，或将机械能转化为电能。
原理简介1.压电效应–压电效应是指某些材料在受到力或压力之后能够在其内部产生电荷分离。
–这种电荷分离是由于材料中的离子在力或压力的作用下发生位移，从而引起正负电荷的分离现象。
2.压电材料–PZT压电薄膜是一种常用的压电材料，由铅酸钛（PbTiO3）和锆酸钛（ZrTiO3）的混合物组成。
–这种材料由于具有良好的压电性能，广泛用于压电传感器、压电陶瓷、声波器件等领域。
3.压电薄膜的特点–薄膜结构：PZT压电薄膜通常采用薄膜结构，可以实现微型化和集成化的应用。
–高压电性能：PZT压电薄膜具有较高的压电系数和压电常数，使其在电能转换中表现出良好的性能。
压电效应在PZT压电薄膜中的应用•压电传感器：PZT压电薄膜作为传感器，可以将机械振动、压力等物理信号转化为电信号，实现信号的检测和测量。
•声波器件：PZT压电薄膜可以将电信号转化为声波信号，广泛应用于扬声器、声音发生器等声波设备中。
•压电驱动器：PZT压电薄膜可以通过施加电场实现结构的微小位移，从而形成微小的机械运动。
这种特性使其在精密定位、震动控制等领域有广泛应用。
总结•PZT压电薄膜通过压电效应实现电能和机械能之间的转换。
•它具有良好的压电性能和微型化的特点，在传感器、声波器件和驱动器等领域得到广泛应用。
•进一步的研究和应用可以使PZT压电薄膜在更多领域发挥其优秀的性能。
PZT压电薄膜的工作原理及应用技术压电效应的工作原理•压电薄膜的工作原理基于压电效应，即在外加电场或应力的作用下，材料内部的正负电荷分离。
这种分离是由于材料中的离子发生位移和重新分布，使得正负电荷形成电偶极矩。
•PZT压电薄膜中的铅离子（Pb2+）和锆钡离子（ZrBa2+）在受到压力或电场刺激时，会发生位移和重新排列，导致材料本身产生电荷分离的现象。
PVDF有机压电材料特性及应用
PVDF与PZT比较
聚偏氟乙烯(PVDF)
1969年，Kawai发现了聚偏氟乙烯(简称PVDF)具有极强的压电效应，继而 出现了以聚偏氟乙烯为代表的压电高聚物的研究热潮，现在研究已从均 聚物扩大到共聚物、共混物和复合物，从结晶高聚物的压电性扩大到非 晶高聚物的压电性。PVDF家族压电铁电效应的发现被认为是有机换能器 领域发展的里程碑。
村田制作所开发了使用这个有机压电薄膜的2个应用装置，即能够利用弯曲和扭 转的动作来控制电视机的遥控器，以及能够检测出手指向下按触摸屏的力度的具 有压力检测功能的触摸屏Touch Pressure Pad (压力式触摸板) 。
宫缩，由于压电薄膜具有热释电性能，因此在使用压电薄膜的传 感装置的过程中，无法分别检测温度与弯曲度和扭转程度。
为此村田制作所开发出了一种有机压电薄膜， 具有压电常数大、透明度高的特点， 无热释电现象， 能够检测出弯曲度和扭转程度。 预计今后该压电薄膜将被广泛应用于各种人机界面。
PVDF压电膜的制备
由于β相具有最强的压电性，PVDF压电膜的制作方法是指β相膜的制作， 大致有3种方法， 即溶液浇铸法， 共聚合法和热压拉延法
由于热压拉延法制得膜的压电性最强，并且此法也较容易，通常采用此法 工艺包含以下几个步骤：
制膜
拉伸
上电极
极化
纯的PVDF压电膜
将PVDF粉料用热压法制成厚度40130μm的初始膜 在 65~120℃温度下进行单轴拉伸3~5 倍， 材料晶区由 α晶型转变成 β晶 在130~150℃退火半小时，消除内应 力。两面真空蒸镀铝电极
PVDF的晶型转换
不同的加工工艺可得不同晶型的 ,不同晶型的通过化学或物理条件的处理 又可互相转换
熔融结晶的PVDF为α 相
压电器件的种类特点及应用
压电器件的种类特点及应用压电器件是一类利用压电效应进行能量转换和信号转换的器件。
根据其结构和性能特点的不同，压电器件可以分为多种类型。
下面将分别介绍几种常见的压电器件的种类特点及应用。
1. 压电陶瓷压电陶瓷具有良好的压电效应和尺寸效应特点。
它通常由铅锆钛酸钡等复合材料制成。
压电陶瓷具有高的机械耐久性和耐腐蚀性，可在宽温度范围内工作。
它被广泛应用于超声波传感器、超声波发生器、压力传感器、压电加速度计等领域。
2. 压电薄膜压电薄膜是将压电材料制成薄膜状的器件。
它具有厚度较小、重量轻、柔韧性好等特点，可以与其它材料结合使用。
压电薄膜广泛应用于压力传感器、触控屏、声波酒塞等领域。
3. 压电陶瓷复合材料压电陶瓷复合材料是将压电陶瓷和其它材料复合在一起得到的一种新型压电材料。
它综合了不同材料的优点，既具有压电陶瓷的压电效应，又具有其它材料的特性。
压电陶瓷复合材料被广泛应用于声波滤波器、声波振荡器、微机械系统等领域。
4. 压电压敏电阻压电压敏电阻是一种同时具有压电效应和电阻特性的器件。
它可以将机械能转换为电能，并且具有电阻随压力变化的特点。
压电压敏电阻被广泛应用于压力传感器、动态测量系统等领域。
5. 压电液体晶体压电液体晶体是一种在电场和机械力共同作用下会出现液体结构变化的压电材料。
它具有密度变化大、响应速度快等特点。
压电液体晶体被广泛应用于声波传感器、液体振荡器等领域。
压电器件的应用非常广泛。
它们在工业、医疗、汽车、通信、军事等领域都扮演着重要的角色。
以下是一些常见的应用案例：1. 超声波传感器：利用压电陶瓷或压电薄膜的压电效应，将机械能转换为电能，实现对超声波的检测和测量。
广泛应用于医疗、无损检测、仪器仪表等领域。
2. 压电陶瓷振荡器：利用压电陶瓷的压电效应，将电能转换为机械振动，实现高精度的振荡器功能。
广泛应用于时钟、无线通信、音频设备等领域。
3. 压力传感器：利用压电器件的压电效应，将被测压力转换为相应的电信号。
PVDF压电膜简介ppt
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。
PVDF 薄膜的结构示意图
( 6) 高介电强度: 可耐受强电场 作用( 75V/μm) ,此时大部分陶瓷已 退极化。 (7) 质量轻:它的密度只是PZT 压电陶瓷的1/ 4 ,做成传感器对被测量的结构影响 小。 (8) 容易加工和安装:可以根据 实际需要来制 定形状,用502 胶来粘贴固定。
工作机理
PVDF的应用
(1) 压电常数d 比石英高十多倍,虽然比 PZT低,但作为传感材料更重要的一个特征参 数g 值比PZT 高20 倍左右。 (2) 柔性和加工性能好,可制成5μm 到1 mm厚度不等、形状不同的大面积的薄膜,因 此适于做大面积的传感阵列器件。 (3) 声阻抗低:为3. 5 ×10 - 6 Pa. s/ m ,仅 为PZT压电陶瓷的1/ 10 ,它的声阻抗与水、 人体肌肉的声阻抗很接近,并且柔顺性好,便 于贴近人体,人体接触安全舒适,因此用作水 听器和医用仪器的传感元件时,可不用阻抗 变换器。 (4) 频响宽,室温下在10 - 5 ～109 Hz 范围 内响应平坦,即从准静态、低频、高频、超 声直至超高频均能转换机电效应。 (5) 由于PVDF 的分子结构链中有氟原子, 使得它的化学稳定性和耐疲劳性高,吸湿性 低,并有良好的热稳定性,耐强紫外线和核辐 射。
PVDF压电膜简介
性能及特点
• 聚偏氟乙烯简称F-2。英文名 称PolyVinylideneFluoride， 简称PVDF，分子式∈CF2CH2 n，分子量为40~60万。 PVDF是60年代发展的含氟塑 料之一，它是用三氟乙烯、 氢氟酸与锌粉等作用生成单 体，再经聚合生成白色结晶 固体，属均聚物。
纳米尺度压电薄膜PZT的结构特征和性能
（ ｎ ｔｔ ｔｏ ｆＭ ｉｒ ｎ ｎ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔｅ ｈｎ ｌｇ Ｉ ｓｉｕ ｉｎ ｏ ｃ ｏａ ｄ Ｎａ ｏＳｃｅ ｃ ｎ ｃ ｏｏ ｙ，Ｓ ａ ｇ ｉ ｉｏｏ ｇ Ｕ ｎｖ ｒ ｉｙＫｅ ｂ ［ ｉ ｌ ａ ｄ ｈ ｎ ｈａ ａ ｔｎ ｉｅｓｔ ｙＬａ ． ｏｒＴｈｎ Ｆｉ Ｊ ｍ ｎ
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纳 米 尺 度 压 电薄 膜 Ｐ Ｔ的 结构 特 征 和性 能 Ｚ
李 敏 ， 惠 春 ， 爱 兰 ， 徐 汪 静 ， 建 平 孙
（ 海 交 通 大 学 微 纳 科 学 技 术 研 究 院 、 米 ／ 米 加 工 技术 国 家 重 点 实 验 室 薄 膜 与 微 细 技 术 教 育 部 重 点 实 验 室 ， 海 ２０ ３ ） 上 微 纳 上 ０ ００
中 图分 类 号 ： ０ ＴＮ ６ ４ 文献 标 识 码 ： Ａ
Ｓｔ ｕ ｔ ｒ ａ ａ ｔ ｒ ａ ｒ ｏ ｍ ａ ｅ ｏ ｒ ｃ ｕ ｅ Ｃｈ ｒ ｃ ｅ ｎｄ Ｐｅ ｆ ｒ ｎｃ ｆ ＰＺＴ Ｔｈ ｎ Ｆｉｍ ｔＮａ ｏ ｅ ｅ ｃ ｌ ｉ ｌ ａ ｎ ｍ ｔ ｒＳ ａ ｅ
Ａｂ ｔａ ｔ ｎ ｔ ｅｐ ｐ ｒ ｈ ｄｆｅ ｏ－ ｌｍｅｈ ｄ ｒ ｔｉｅ Ｏｆｂ ｉａｅＰ Ｔ ｈｎｆｌ ｎ ＰｔＴｉＳＯ２ Ｓ ｓｒｃ ：Ｉ ｈ ａ ｅ ，ｔ ｅｍｏ ｉ ｄＳ １Ｇｅ ｔｏ ｓａ ｅｕ ｉｚｄ ｔ ａ ｒｃ ｔ Ｚ ｔ ｉ ｉ ｉ ｌ ｍｓｏ ／ ／ ｉ ／ ｉ
pvdf压电薄膜meas 振动传
感器一、简介PVDF（聚偏氟乙烯）是一种独特的压电材料，由于其优良的力电耦合特性，被广泛应用于传感器领域。
PVDF压电薄膜MEAS振动传感器利用PVDF薄膜的压电效应，实现了对振动的高灵敏度检测，成为工业自动化、机械运行监测等领域不可或缺的重要设备。
二、 PVDF压电薄膜MEAS振动传感器的原理PVDF压电薄膜MEAS振动传感器主要由PVDF薄膜、电极和支撑结构组成。
当受到振动刺激时，PVDF薄膜会产生应力变形，导致其中的正负电荷分布不均，从而在电极上产生电压信号。
通过测量电极输出的电压信号，可以准确地监测和分析振动信号的频率、幅值和波形特征。
三、 PVDF压电薄膜MEAS振动传感器的特点1. 高灵敏度：PVDF材料的优良压电性能使得传感器能够对微小振动进行快速、准确的检测；2. 宽频响特性：传感器在频率范围内具有良好的线性响应特性，能够适应不同频率范围的振动信号检测；3. 耐腐蚀性：PVDF材料具有良好的化学稳定性和耐腐蚀性能，能够适应各种恶劣环境的使用要求；4. 高温性能：PVDF材料具有良好的高温稳定性，能够在高温环境下稳定工作，适用于多种高温工况下的振动检测需求。
四、 PVDF压电薄膜MEAS振动传感器的应用领域1. 工业自动化：作为工业生产线上振动监测和故障诊断的重要设备，在各种机械设备和生产工艺中得到广泛应用；2. 汽车电子：用于车辆动力系统、底盘系统和乘员舒适性控制等方面的振动监测和控制；3. 石油化工：用于石油钻探、管道输送和化工生产过程中的振动监测和安全保障；4. 航空航天：用于航空器结构振动监测、发动机振动监测和空间飞行器振动控制以及航空航天领域的研究和测试等方面。
五、 PVDF压电薄膜MEAS振动传感器的未来发展随着工业自动化、智能制造和物联网技术的发展，振动传感器在各个行业的应用需求将更加广泛和深入。
PVDF压电薄膜MEAS振动传感器作为一种新型、高性能的振动传感器，具有良好的发展前景。
BF-PVDF压电膜材料.doc
PVDF压电膜的应用压电膜的应用介介绍PVDF压电膜的应用相当广泛。
目前，从医学上使用的精密微细敏感元件到工业上用的各种传感器。
从军事上应用的声纳到民用的空调器、防盗报警系统等领域，PVDF压电膜都显示出了其优异的性能。
它可以用于制作超声波探头式诊断仪、血压计、指脉膊传感器及心率计；超声波传感器、压力传感器、机器人的触觉传感器、加速度传感器、称重传感器；水声探测器、声纳器件；扬声器、抗噪声送话器，高保真立体声耳机、空调器；应力、应变计、流量计、用于特殊场合下的触摸开关等。
此外PVDF压电膜除了具有较高的压电性外，还显示出热释电性，是一种很好的热电材料，它可以把热能转变为电能。
可用于防盗、保安报警器、热释电红外传感器、火灾探知器、光反向传感器、红外线扫描器。
辐射仪、接近传感器等各种测控仪器中，至今为止，上述所叙的许多元器件已经在众多领域开始研制，有些已经进入实际应用阶段，现将有关情况简要说明一下：(1)电声换能器类由于PVDF压电膜具有相当宽的频率领域，从甚低频到千兆赫的工作频率。
利用这一性能，可制成宽频带扬声器，这种扬声器可在甚低音、甚高音范围内不失真，而且可以消除机械噪声。
良好的声音效果，其应用必将给我国的电声产业带来一场大的变革，电声产品跨上一个新的台阶。
还可制成微声器、传声器、高保真立体声耳机。
特别是抗噪声送话器，样品经过几次改进，已经进入开发生产阶段。
这种送话器用在电话中，除了通话能被清晰地送出外，其它噪声均被滤掉；用在电视台、电台及记者现场采访、现场录音场合，能排除噪声干扰，声音清晰，达到较理想的录音采访效果。
(2)水声换能器类PVDF压电膜具有较高的压电系数，优良的阻抗匹配。
低的声阻抗可保证超声波无损传播，又易于加工成大面积，这些特点用于制造各种类型的水听器。
将这种水听器用于鱼轮对鱼群的监测，正在待开发之中，此项研究成果也有很大的市场潜力。
(3)超声换能器类用PVDF压电膜制成超声传感器，应用在5、7.5、10MHz B超诊断仪的环状及线阵式探头和20～80MHz 工业超声检测仪探头上，与通常使用的PZT(压电陶瓷)探头相比在灵敏度和精度上都有较大幅度的提高。
ZnO压电薄膜的性能
ZnO压电薄膜的性能无机非金属材料工程 09120225 钟史伟摘要：ZnO薄膜是一种具有优良的压电、光电、气敏、压敏等性质的材料，高质量的单晶或c轴择优取向的多晶ZnO薄膜具有良好的压电性质，能够用来制备高频纤维声光器件及声光调制器等压电转换器，在光电通信领域得到广泛的应用。
本文综述了氧化锌压电薄膜的性能及其性能影响因素，同时叙述了掺杂铝或者锂氧化锌压电薄膜的特性变化。
同时展望了氧化锌压电薄膜性能的广阔应用前景。
关键字：氧化锌；压电薄膜；性能；掺杂前言ZnO是一种Ⅱ一Ⅵ族半导体材料，其结构为六方晶体结构,密度为5.67g/cm，晶格常数u为0.32496 nm，c=0.52065nm.室温下其禁带宽度是3.3 eV,是典型的直接带隙宽禁带半导体。
ZnO化学稳定性好,材料来源丰富,价格低廉,通过掺杂具有很好的光电性能,是光电器件极具潜力的材料.例如：掺A1、In 的ZnO薄膜导电性好，透过率高，可以用于平板显示器和太阳能电池的透明电极；C轴取向的ZnO 薄膜可以用来制备低损耗的声表面波（SAW）滤波器等。
ZnO压电薄膜因其具有机电耦合系数大、插损小、温度稳定性好等优点而被广泛地用于制备声表面波(SAW) 滤波器。
现如今最广泛的是利用射频磁控溅射法制造的C轴定向的ZnO薄膜具有很好的压电性，高质量的ZnO压电薄膜在薄膜外观以及微观结构上都有较高的要求。
表面应光滑、致密、无微孔和裂缝；微观结构上,应是高度取向生长的多晶薄膜，晶粒细小,极性方向相同,并且堆积紧密.另外,还要求其化学性质稳定，硬度较高，内应力小。
氧化锌薄膜的特性依靠于生长的方法和各种参数。
未来，为了评估测量的属性必须将氧化锌薄膜应用于真实的应用领域。
因此，通过XRD，APM研究了溅射参数工艺对于氧化锌压电薄膜压电性能的影响。
1.氧化锌压电薄膜的性能1.1 氧化锌压电薄膜简介Z nO薄膜是一种具有广泛用途的材料，其性质随掺杂组分和制备条件的不同而表现出很大的差异性．目前对ZnO薄膜的研究主要集中在透明导电性压电性、光电性、气敏性、压敏性等方面．通过各种制备工艺和组分配比，在制备具有优良压电性能的ZnO薄膜、具有良好光电性能的透明ZnO薄膜以及具有良好气敏性能的ZnO 薄膜传感器材料的研究已取得了很大进展。
PVDF压电薄膜的优点
PVDF压电薄膜的优点压电效应是指一种物理现象，即在应力或者外电场的作用下，一些晶体会产生电荷极化以及电荷的重分布现象。
这种效应被广泛应用在诸如传感器、电机和驱动器等领域。
其中，PVDF压电薄膜就是一种常使用的材料。
PVDF聚偏氟乙烯压电薄膜是一种高分子薄膜，具有许多优点，下面将其列举出来：1. 可制造为超薄膜PVDF导电薄膜可以制造为超薄膜。
在电容式压电传感器和其他重要压电元件上，该材料的超薄膜很受欢迎。
超薄的PVDF薄膜使传感器或元件灵敏度更高，响应更快，使得它们可以在几个磁阻抗和温度范围内快速响应。
2. 相对低的成本与其他压电材料相比，PVDF聚偏氟乙烯薄膜的成本相对较低。
这种材料的成本可以降低到可以接受的水平，使其成为规模生产压电传感器和元件的理想选择。
3. 轻便PVDF聚偏氟乙烯薄膜是一种轻便的材料，重量较低。
它只有其他压电材料的一半不到重量，这使得它成为易于加工和使用的材料，尤其是在微小器件和手持设备中。
4. 物理稳定性虽然PVDF聚偏氟乙烯薄膜在激光切割等处理过程中可能会受到微小的变形，但是在压力和温度变化方面具有稳定性。
这种材料表现出了所有重要的压电和垂直感知性能。
5. 透明性PVDF聚偏氟乙烯薄膜是一种透明材料，而且可以制成防护膜，这使得这种材料在光电行业中应用广泛。
PVDF薄膜有助于提高液晶显示器、光电池、高精密度光学器件等产品的性能。
6. 灰度响应PVDF聚偏氟乙烯薄膜的另一个重要优点就是其灰度响应。
这种材料对小电荷和振幅响应的灵敏度更高。
它适用于未来的压电传感器技术，特别是在高分辨率传感器应用中更为优越。
7. 能够承受高电场PVDF聚偏氟乙烯薄膜可以承受非常高的电场强度。
它比其他常用的聚合物材料更适合在较高电压下使用，这种应用通常涉及到高温和高能耗的情况。
因此，PVDF聚偏氟乙烯薄膜在电容器和电路板方面拥有更好的电学性能。
结论PVDF聚偏氟乙烯薄膜具有多种优点，这使得它在制造高性能传感器、电机和驱动器等设备中具有很大的实用性。
压电材料性能
压电材料性能压电材料是一类具有压电效应的功能材料，它在电子、通信、医疗等领域有着广泛的应用。
压电效应是指在外加压力的作用下，材料会产生电荷分离，从而产生电压。
压电材料的性能对其应用具有重要影响，下面将就压电材料的性能进行详细介绍。
首先，压电材料的压电系数是衡量其性能的重要指标之一。
压电系数是指在单位力的作用下，材料产生的电荷分离量与作用力之比。
压电系数越大，说明材料在外加压力下产生的电荷分离量越大，从而产生的电压也越大。
因此，较大的压电系数可以提高压电材料的灵敏度和效率。
其次，压电材料的介电常数也是影响其性能的重要因素之一。
介电常数是指材料在外加电场下的极化能力，它反映了材料对电场的响应能力。
介电常数越大，说明材料在外加电场下的极化能力越强，从而可以产生更大的电荷分离量。
因此，较大的介电常数可以提高压电材料的电压输出能力。
另外，压电材料的机械性能也对其压电性能有着重要影响。
材料的机械性能包括硬度、弹性模量、断裂韧性等指标。
较好的机械性能可以保证材料在外界环境下具有较好的稳定性和耐久性，从而保证其压电性能的长期稳定性。
此外，压电材料的温度特性也是需要考虑的因素之一。
温度对压电材料的性能有着重要影响，一般来说，压电材料的压电系数和介电常数随温度的升高而下降。
因此，对于特定应用场景，需要选择具有较好温度稳定性的压电材料，或者采取相应的温度补偿措施。
总的来说，压电材料的性能包括压电系数、介电常数、机械性能和温度特性等多个方面。
在实际应用中，需要根据具体的应用要求选择合适的压电材料，并在制备和设计过程中充分考虑其性能特点，以达到最佳的应用效果。
希望通过本文的介绍，能够对压电材料的性能有一个更加清晰的认识。
压电薄膜材料
压电薄膜材料
压电薄膜材料是一种能够产生压电效应的材料，其在现代科技领域中具有广泛的应用。
压电效应是指在受到外力作用时，材料会产生电荷分布不均匀的现象，从而产生电压。
这种特殊的性质使得压电薄膜材料在传感器、换能器、声波器件等方面有着重要的应用。
首先，压电薄膜材料在传感器领域有着重要的应用。
由于其能够将机械能转化为电能，因此可以用于制造压力传感器、加速度传感器等。
这些传感器可以应用于工业自动化、医疗设备、航天航空等领域，起到了监测、控制和测量的重要作用。
其次，压电薄膜材料在换能器方面也有着重要的应用。
换能器是一种能够将一种形式的能量转换为另一种形式的能量的装置。
压电薄膜材料可以用于制造压电陶瓷换能器、压电陶瓷超声波换能器等，这些换能器在医疗影像、声波通信等方面有着重要的应用。
此外，压电薄膜材料还可以用于制造声波器件。
由于其良好的压电性能，可以将其应用于超声波传感器、超声波清洗器、超声波医疗设备等领域。
这些器件在医疗、清洁、材料处理等方面有着重要的应用。
总的来说，压电薄膜材料是一种具有重要应用前景的材料，其在传感器、换能器、声波器件等方面都有着广泛的应用。
随着科技的不断发展，相信压电薄膜材料的应用领域会越来越广泛，对于推动科技进步和改善人类生活将发挥着越来越重要的作用。
baw滤波器 薄膜材料
baw滤波器薄膜材料baw滤波器是一种利用压电材料制作的滤波器，它的薄膜材料具有良好的机械和电学性能，广泛应用于无线通信、雷达系统等领域。
baw滤波器的薄膜材料主要由铝酸锂（LiNbO3）和铌酸锂（LiTaO3）等压电单晶材料制成。
这些材料具有良好的压电效应和透明性，能够在高频范围内实现高效的滤波功能。
薄膜材料的制备通常采用化学气相沉积（CVD）或物理气相沉积（PVD）等技术，确保薄膜的均匀性和稳定性。
baw滤波器的薄膜材料具有优异的机械性能，能够在高频振动下保持稳定的工作状态。
同时，薄膜材料的压电性能使得baw滤波器能够实现频率的选择性传输，将指定频率范围内的信号通过，而将其他频率的信号滤除。
这种频率选择性的滤波功能在无线通信中起到了至关重要的作用，能够有效地抑制干扰信号和杂散信号，提高通信质量。
除了优异的机械和电学性能外，baw滤波器的薄膜材料还具有优异的稳定性和可靠性。
由于薄膜材料的制备工艺和工作环境的要求严格，确保了baw滤波器在长时间运行中不会出现性能衰减或失效的情况。
这种稳定性和可靠性使得baw滤波器成为了许多关键应用领域的首选。
在无线通信领域，baw滤波器的薄膜材料被广泛应用于手机、通信基站等设备中。
它可以实现对不同频率信号的分离和选择，提高通信信号的传输质量和可靠性。
同时，薄膜材料的制备工艺也在不断改进和创新，使得baw滤波器的性能得到了不断提升。
在雷达系统中，baw滤波器的薄膜材料也扮演着重要的角色。
雷达系统需要对不同频率的信号进行处理和分析，而baw滤波器能够实现对指定频率范围内的信号的滤波和选择。
这种频率选择性的滤波功能使得雷达系统能够更加准确地探测和跟踪目标，提高系统的性能和可靠性。
baw滤波器的薄膜材料具有优异的机械和电学性能，能够在高频范围内实现高效的滤波功能。
它在无线通信、雷达系统等领域起到了至关重要的作用。
随着科技的不断发展，baw滤波器的薄膜材料的制备工艺和性能将会得到进一步的改进和提升，为更多领域的应用提供更好的解决方案。
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压电薄膜材料的性能与性能特点
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。
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。