多孔压电驻极体的有效压电系数
压电材料介电常数k
压电材料介电常数k1. 介绍压电材料是一种特殊的功能材料，具有压电效应，即在受到外力作用时，能够产生电荷分布不均匀的现象，从而产生电势。
其中，介电常数k是描述压电效应的一个重要参数。
本文将从多个角度对压电材料介电常数k进行探讨。
2. 压电效应简介2.1 压电效应的定义压电效应是指在特定压力下，由于压电材料内部存在着由负电性和正电性离子组成的电偶极子而发生的电势差变化现象。
这种电位变化可以转化为机械能或电能，具有广泛的应用前景。
2.2 压电效应的分类压电效应可分为直接压电效应和逆压电效应两种。
直接压电效应指的是外加压力对压电材料产生的电势变化，而逆压电效应则是由电势变化引起的形变。
3. 压电材料介电常数k的定义介电常数k是描述压电效应的一个重要参数，它是一个无量纲的物理量，表示压电材料中储存或释放的电荷量与外加电场之间的关系。
介电常数k越大，说明压电材料中储存电荷的能力越强。
4. 压电材料介电常数k的测量方法4.1 电容法电容法是常用的测量压电材料介电常数k的方法之一。
该方法利用电容器的电容量与介质性质之间的关系，通过测量压电材料与电容器的串联电容量和并联电容量的变化，计算得到介电常数k的数值。
4.2 多普勒效应法多普勒效应法也是一种测量压电材料介电常数k的常用方法。
该方法利用声波在介质中传播时的频率变化特性，通过测量压电材料中的声波传播速度和频率变化，计算得到介电常数k的数值。
5. 压电材料介电常数k的影响因素5.1 温度温度是影响压电材料介电常数k的重要因素之一。
随着温度的升高，压电材料的晶格结构会发生变化，从而影响介电常数k的数值。
5.2 应变外加应变也会对压电材料的介电常数k产生影响。
一般情况下，应变会使得介电常数k的数值减小。
5.3 电场强度与压电效应直接相关的电场强度也是影响压电材料介电常数k的因素之一。
在一定范围内，电场强度的增加会导致介电常数k的数值增大。
5.4 结构和组分压电材料的结构和组分对介电常数k有很大影响。
pvdf压电系数
pvdf压电系数【原创实用版】目录1.介绍 PVDF 压电材料2.阐述 PVDF 的压电系数3.讨论 PVDF 在压电应用领域的优势4.分析 PVDF 压电系数的影响因素5.总结 PVDF 压电系数的研究进展及前景正文【1.介绍 PVDF 压电材料】聚偏氟乙烯（PVDF）是一种有机压电材料，具有优良的压电性能、化学稳定性和热稳定性。
PVDF 压电材料在能量转换、传感器和执行器等领域具有广泛的应用。
【2.阐述 PVDF 的压电系数】PVDF 的压电系数是指在施加压力时，PVDF 材料产生的电荷密度与压力的比值。
PVDF 的压电系数是衡量其压电性能的重要参数，通常用 pC/N （皮库伦/牛顿）表示。
【3.讨论 PVDF 在压电应用领域的优势】相较于其他压电材料，PVDF 具有以下优势：（1）较高的压电系数：PVDF 的压电系数一般在 10~20 pC/N，表现出较高的压电性能。
（2）良好的综合性能：PVDF 压电材料具有优良的机械强度、化学稳定性和热稳定性，适用于各种恶劣环境。
（3）易于加工：PVDF 具有良好的可塑性，可制成各种形状和尺寸的压电器件。
【4.分析 PVDF 压电系数的影响因素】PVDF 压电系数受多种因素影响，主要包括：（1）分子结构：PVDF 分子链的极性和对称性对其压电性能有重要影响。
（2）材料制备工艺：不同的制备方法会影响 PVDF 的微观结构和性能。
（3）应力状态：在拉伸和压缩应力状态下，PVDF 的压电系数表现出较大的差异。
（4）温度：PVDF 的压电系数随温度的变化而变化，通常在较低温度下具有较高的压电性能。
【5.总结 PVDF 压电系数的研究进展及前景】PVDF 压电系数的研究已取得显著进展，但仍面临诸多挑战，如提高压电性能、优化制备工艺等。
压电耦合系数e和压电系数d
压电耦合系数e和压电系数d1.引言1.1 概述压电耦合系数e和压电系数d是压电材料的重要物理参数。
压电材料是一类具有压电效应的材料，即在施加机械应力或电场时会产生电荷分布的不均匀现象。
压电耦合系数e和压电系数d分别用于描述材料在施加机械应力和电场时的响应程度。
压电耦合系数e是指压电材料在外加机械应力下产生的电荷与应力之间的比例关系。
具体而言，当施加机械应力时，压电材料内部的极化会发生改变，从而产生电荷分布不均。
压电耦合系数e可以用于描述这种机械应力引起的电荷分布不均现象的程度。
压电耦合系数e的数值越大，表示压电材料在外加机械应力下的响应越明显。
压电系数d是指压电材料在外加电场下产生的机械应变与电场之间的比例关系。
当施加电场时，压电材料内部的极化也会发生改变，从而导致材料的长度或形状发生变化。
压电系数d可以用于描述这种电场引起的机械应变现象的程度。
压电系数d的数值越大，表示压电材料在外加电场下的响应越明显。
压电耦合系数e和压电系数d对于压电材料的研究和应用具有重要意义。
通过对这两个参数的研究，可以了解压电材料在不同应力和电场下的性能表现，为压电材料的设计和应用提供有效的参考。
同时，基于这两个参数，可以开发出各种具有实际应用价值的压电传感器、压电驱动器等设备，广泛应用于声学、电子、光学等领域。
因此，深入研究和理解压电耦合系数e和压电系数d的特性和影响因素，对于推动压电材料的发展和应用具有重要意义。
文章结构部分可按以下方式组织：1.2 文章结构本文主要探讨压电耦合系数e和压电系数d的概念、原理、影响因素、应用领域以及其在工程领域中的重要性。
文章结构如下：1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 压电耦合系数e2.1.1 定义和原理2.1.2 影响因素2.2 压电系数d2.2.1 定义和原理2.2.2 应用领域3. 结论3.1 总结压电耦合系数e和压电系数d的重要性3.2 展望未来的研究方向通过以上结构，我们将逐步介绍压电耦合系数e和压电系数d的定义和原理，并探讨其影响因素和应用领域。
电活性高分子材料
2、电致发光高分子材料发展史
• 20世纪初发现SiC晶体在电场作用下的发光
现象。在此基础上开发出各种无机半导体电致
发光器件。
•
• •
60年代发现非晶态的有机电致发光材料。
90年代初发现导电聚合物的电致发光现象。 至此，聚合物薄膜型电子发光器件成为研 究的主流。
3、电致发光高分子材料的特点 ①、通过成份、结构等改变，能得到不同禁带宽度 的发光材料，从而获得包括红、绿、蓝三基色的全谱 带发光。
• 该方法己经被用来给厚板型聚合物和薄 膜型材料注入电荷。
5、光驻极体形成法
使用光作为激发源产生驻极体。
理论依据： 如果在电场存在下，使用可见光或者紫外光照射光 导材料，由于光照射产生的载流子被电场分离，并 被俘获，会产生永久性极化。
电荷可以是分布在电极和聚合物界面上的两个分离 的，符号相反的双电荷分布区，也可以是分布于材 料内部的单电荷分布区。 应用于无机和有机光导体的电荷注入过程，其中最 重要的高分子光导体是聚乙烯基咔唑与芴酮共聚物。
4、电子束注入法 通过电子束发射源将适当能量的电子直接注入到合 适厚度的聚合物中。 可以得到具有体电荷的高分子驻极体，主要是由于 电子束具有较高的能量，可以穿透材料表面。
要点：
• 电子束的能量和被极化材料的厚度应该配合好，防 止电子能量过高而穿过聚合物膜。聚合物厚度与穿 透电子的能量有一定关系。 • 为了使电子束在材料表面均匀注入，需要在电子束 运行途中加入扫描或者散焦装置。
第三章 电活性高分子材料
第一节 概 述
1、电活性高分子材料 在电参数作用下，由于材料本身组成、构型、构象 或超分子结构发生变化，表现出的特殊物理和化学性 质的高分子材料。
2、电活性高分子材料类型
辐照交联聚丙烯压电功能膜的机电性能
辐照交联聚丙烯压电功能膜的机电性能张欣梧;娄可行;王家兴;张露娇;张冶文;张晓青【摘要】The electromechanical properties of the piezoelectrets based on the irradiation cross-linked polypropylene（XPP） were investigated.The modulus of elasticity of the XPP films were determined from the dielectric resonance spectra.The piezoelectric d33 coefficients in such piezoelectret films were measured by using quasi-static method.The time spectrum of piezoelectric response was analyzed.The experiments of the mechanical fatigues in the XPP piezoelectret films were also taken.The result showsthat the modulus of elasticity of the XPP films is around 1.3MPa.The d33-coefficients exhibit good linearity in the range of applied pressure from 10 to 100kPa.The time spectrum of piezoelectric response reveals a viscous flow feature in XPP films.The relation between the output voltage and applied force is linear.No significant change in d33 coefficients was observed after 600 thousand cycles of applying force.%研究了基于辐照交联聚丙烯（XPP）的压电驻极体功能膜的机电性能。
材料压电系数测定
n=1,3,5……，
y2 an
n=1,3,5……。
测出二组反谐振频率即可求得两个有效弹性常量 c y1和 c y 2。它们也是过 渡量，用来计算材料参量。
对于第六种样品，利用平行场激发厚度切变模，其谐振频率为
E 1 n c66 f rn ( ) 2 2t
式中t是厚度，A=wl是电极面积 对于第一种样品，利用垂直场激发厚度伸缩模，测一系列基音和泛音谐 振频率，得出频率比，查表得出厚度伸缩振动机电耦合因数 kt。该样品 的反谐振频率 f a 为
1 E c33 n 2 f an [ ] 2t (1 kt2 )
n=1,3,5…
式中ρ为密度。测出
对于第三种样品，利用垂直场激发两个相互耦合的厚度切变模，它们的 反谐振频率分别为
f
x1 an
n c x1 1 ( )2 2t
n=1,3,5……，
x2 f an
n c x2 ( )2 2t
1
n=1,3,5……。
测出两组反谐振频率后，即可求出两个有效弹性常量c x1和 c x 2 。这 是两个过渡量，下面将说明如何从它们得到材料参量。
压电陶瓷是一大类铁电性压电材料。它们的电容率、压电常量和 弹性常量矩阵与6mm点群晶体相同。其他一些压电材料（如ZnO和 CdS等）具有6mm对称性。这里介绍该点群材料压电参量的测量方法。
需要测定的压电参量如下：压电常量： emi,dmi,gmi,hmi,mi=15,11,13,44,66；弹性常量： ij=11,12,13,33,44,66；电容率和介电隔离率： mn=11,33；机电耦合因数：kt,k15,k31,k33,kp. 测量用的样品如下图所示。第一种样品是圆片，利用的是径向 伸缩振动和厚度伸缩振动，要求直径远大于厚度。第二种样品是 细长棒，利用的是纵向长度伸缩振动，要求长度远大于宽度和厚 度。第三种样品是薄板，利用的是厚度切变振动，要求长度l远大 于宽度w远大于厚度t。图中箭头代表六重轴或压电陶瓷的剩余极 化轴，蓝色区代表电极。晶体物理坐标轴与晶轴的关系是：Z轴 （3轴）平行于c轴，X轴（1轴）平行于a轴，Y轴（2轴）由已知 的X轴和Z轴根据右手定则确定。
FEP 和多孔PTFE 复合膜铁电驻极体的压电性及电荷动态特性
膜的复合可以使复合膜系具有较高的热稳定性；如图 4 所示， 电晕处理后得到的压电驻极体薄膜的热稳定性比 PP 有了明显地提高。例如在 90℃ 下，经过 160min 的热 老化，其压电系数 d 33 仍保持在初始值的 40%以上。根 据压电驻极体压电系数 d33 的表达式： 1 (s2 / s1 ) d33 2 Y (1 ( s2 / s1 ))
1
引
言
含封闭孔洞结构的聚合物薄膜经过适当的电极化 处理后表现出突出的压电活性，它同时具有铁电材料和 驻极体的特点，被命名为压电驻极体或铁电驻极体 ， 是上世纪 90 年代发展起来的新一类机电传感器材料。 2005 年前， 有关这种新型材料的研究主要集中在多孔 聚丙烯（cellular PP ）薄膜上，并开展了一些实际应用。 但是由于多孔 PP 膜自身的热稳定性的限制 ，它的工作 温度一般不超过 60℃ 。超过此温度， 其压电活性将明 显衰减，甚至消失，从而限制了其应用范围。因此，寻 找既具有高热稳定性同时又具有强压电活性的多孔聚 合物薄膜材料成为压电驻极体研究领域的新课题。 本文 报道了通过熔融粘合工艺制备微孔结构 FEP 和 PTFE 复 合膜的方法， 并讨论了该复合膜的压电活性及其电荷动 态特性。
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FEP 和多孔 PTFE 复合膜铁电驻极体的压电性及电荷动态特性 *
黄金峰，张晓青，万振茂，陈剑波，王
姝，王学文，夏钟福
（同济大学 物理系 波耳固体物理研究所，上海 200092） 摘 要： 报道了将致密的 FEP 和多孔 PTFE 交互层叠 PTFE 薄膜交替层叠在一起，且最外层均是致密的 FEP 薄膜，然后在温度 T 0＝280 ℃时向膜系施加 10kPa 的压 力；T 0 选定在高于 FEP 的熔点（260℃） 而低于 PTFE 熔点 （ 327℃）的温区内[2] ，是因为在熔融状态下的 FEP 可以和 PTFE 牢固地粘合在一起，形成孔洞层与致密的 电介质层交替出现的封闭孔洞复合膜。 施压的时间是根 据所选择的温度和压力大小来确定。 在上面所选择的温 度和压力参数下，施压时间为 1h。
压电常数 -回复
压电常数 -回复压电常数是指压电材料在外加电场的作用下，产生的压电效应的强度大小的物理量。
压电效应是指当某些晶体或陶瓷材料受到外力作用时，在晶体内部电荷产生位移，从而形成电位差的现象。
压电效应的产生是由于材料内部存在特殊的结构，被称为极化结构。
当压力作用于这些结构时，会发生电荷位移，从而产生电压。
压电效应在电子学、声学和机电一体化等领域都具有广泛的应用。
压电材料的压电常数决定了其在特定工作环境下的压电效应的强度和可靠性。
其数值具有一定的物理意义，指的是单位电场下单位应力的变化量。
通常用符号$d_{33}$ 表示，其中$d$表示压电常数，33表示这种压电效应在晶体中的方向，即垂直于晶体的3轴方向。
在其他方向上也可以有不同的压电效应，分别用不同的符号表示。
压电常数常用的单位是库仑每牛、米，简称C/N。
具体来说，在电场$\bold{\text{E}}$的作用下，材料产生的应力$\bold{\text{T}}$ 与电场$\bold{\text{E}}$ 的强度成正比，压电常数$d_{33}$ 表示这种比例系数。
数学表达式为：$\bold{\text{T}}=d_{33} \bold{\text{E}}$通过测量压电常数，可以评估不同压电材料的性能，并选择最适合特定应用场合的材料。
也可以用于研究材料内部极化结构的特点和机理。
当我们需要使用压电材料来制作高精度的传感器和执行器时，就需要选取具有合适压电常数的材料。
压电常数还与材料的物理结构和化学成分密切相关。
在材料设计和工程应用中，需要充分考虑这些因素，选择最佳的材料和最优的制备工艺，以提高压电效应的质量和可靠性。
压电常数是描述压电效应强度的重要物理量，广泛应用于电子学、声学和机电一体化等领域。
正确测量和评估压电常数能够提高压电材料的性能和应用效果。
1. 介电常数：介电常数是指压电材料在无电场的情况下，存储电荷和极化程度的物理量。
其大小决定了压电材料在应用过程中的电容和电阻等电学性质。
《力学季刊》模板-20131115
第34卷 第4期 力学季刊Vol.34 No.4 2013年12月 CHINESE QUARTERLY OF MECHANICS Dec. 2013正文内容．全文采用A4幅面纸张（21cm x 29.7cm ）、页边距（上1.9cm ，下1.7尺码，左2.1cm ，右2.1cm ），1.25倍行距、五号字体：中文（宋体）；英文（Times New Roman ）．标注页码．数学公式不用图片格式[1-2]．论文标题（20字以内，二号黑体，居中，单倍行距，段前2行，段后1行）作者1，作者2（四号楷体_GB2312，正体，单倍行距，段后1行）（1．作者单位1， 所在地，邮政编码； 2. 作者单位2，所在地，邮政编码）（6号宋体，单倍行距，段后1行）摘 要：，简明、确切地论述研究目的、原理和论据、方法、结果和结论，使读者不看正文可以知道论文的主要内容．对别人工作的评论放在引言中，对本人工作的讨论和补充解释都放在正文中．文体用第三人称报道体（即不应出现＂本文＂，＂我（们）＂，＂作者认为＂，等）．不得简单重复题名中已有的信息；不用非公知公用的符号和术语、缩略语、略称、代号，除了相邻专业的读者也能清楚理解的以外，在首次出现时必须加以说明；不用图、表、化学结构．中文摘要以200－300字左右为宜,不分段．（小5号宋体，１.２５倍行距，段后１行） 关键词：多孔压电驻极体；有效压电系数；渐近均匀化；粘弹性；Laplace 变换 中图分类号：O345文献标志码：A文章编号：0254-0053(2013)04-517-09（单倍行距）Title of Paper (二号黑体，Arial, 单倍行距，段前2行，段后1行)author 1，ZHOU Zhou-zhou 2 (四号，Time New Roman ，斜体,单倍行距，段后1行)(1.单位，所在地，邮政编码； 2.单位，所在地，邮政编码, China) (六号，Time New Roman,单倍行距，段后1行)Abstract: Content of abstract, 用第三人称过去时 (小五号，Times New Roman)Key words: keyword 1; keyword 2; keyword 3 (中、英文关键词一一对应) (小五号，Time New Roman, １.２５倍行距，段后1行)1节的标题（三号黑体，单倍行距，段前、后各空1行）全文公式连续编号i i /y x δ= (1)宏观尺度和细观尺度间场量的导数有如下关系i i i()(,)1(,)f f f x x y δδ∂∂∂=+∂∂∂x x y x y (2)0122i i i i i 0122ˆˆˆˆˆ(,)(,)(,,)(,,)ˆˆˆˆˆ(,)(,)(,,)(,,)uu S u S u S u S S S S S δδδδϕϕϕδϕδϕ==+++==+++x x x y x y x x x y x y L L (3a, b)收稿日期：yy-mm-dd基金项目：…；…作者简介：姓名（出生年-），性别，（民族，汉族不写），籍贯，职称，最高学位. 研究方向: …Email:2力学季刊第34卷式中，观场与细观场之间的关系可表示为[1-2,9]()()()()()()()()()()1kl0j0i i xkl i i xj1kl0j0xkl i xjˆˆˆˆˆ,,,,ˆˆˆˆˆ,,,,u S S e u SS S e u Sϕϕϕϕϕ=X+∏=Γ+Λx y y yx y y y(4 a, b)1.2分节标题（四号黑体，单倍行距，段前、后空０.５行）全文的图连续编号，例：文献[1-2]采用周期分布的三维中空扁平十四面体模拟多孔压电驻极体的孔洞微结构．中空扁平十四面体在空间三个方向周期排列，中空扁平十四面体的三视图如图1所示．图1十四面体几何模型[2]Fig.1 The geometry model of tetrakaidecahedral unite cell[2]1.2.1小节标题全文表格连续编号，例表1表题Tab.1 Title of the tableProperty EquationAdj. R-SquareValue y=a+b/x+c/(x+d)101000200030004000304050607080d33(pC/N)t(s)DatasFitting funtiond33(pC/N)S(/s)图2 Laplace域内有效压电系数拟合结果图3有效压电系数随时间t变化函数Fig. 2 Fitting result of the effective piezoelectric Fig. 3 Function of the effective piezoelectriccoefficient in Laplace domain coefficient in time domain第4期多孔压电驻极体有效压电系数随时间演化行为的渐近均匀化研究Undetermined Coefficient Standard Errora 33.81715 8.32E-05b 0.00482 2.94E-06c 0.08448 5.46E-06d 0.00425 1.20E-06参考文献：[1]WAN Y, FAN L, YU H. Numerical modeling of the effective electromechanical properties of cellularpiezoelectric film by asymptotic homogenization[J]. Advanced Composite Materials, 2013, 22(2):123-138.[2]范亮亮. 多孔压电驻极体有效性质的数值模拟[D]. 上海：同济大学，2012.[3]张晓青，黄金峰，王飞鹏，等. 氟聚合物压电驻极体的压电性及其电荷的动态行为[J].物理学报，2008,57(3):1902-1907.[4]刘文辉，张淳源. 渐近均匀化方法在粘弹性复合材料的应用[J]. 湘潭大学学报:自然科学版，2003,25(4):91-97.[5]张义同. 热粘弹性理论[M]. 天津：天津大学出版社，2002:1-36.。
聚丙烯压电驻极体的振动能量采集研究
聚丙烯压电驻极体的振动能量采集研究武丽明;张晓青【摘要】以线性聚丙烯(PP)为原材料,经压缩气体膨化处理和电晕极化处理后,使其具有压电效应,并将其应用在振动能量采集器中.结果表明,PP压电驻极体在厚度方向上的弹性模量和机械品质因数(FOM,d33?g33)分别为1.7 MPa和8.4 GPa-1,利用面积为3.14 cm2单层膜进行能量采集,当振子质量为25.6,33.7和57.7 g时,其共振频率分别为2300,2000和1800 Hz,在各自的匹配负载条件下,获得的输出功率分别为10.1,13.2和16.9μW/g2.将两片PP膜电学串联,当振子质量为33.7 g时,在共振频率1400 Hz和匹配负载4.3 MΩ的条件下,可以获得的输出功率为15μW/g2.%Cellular polypropylene (PP)films were rendered piezoelectric after pressed gas expansion treatment and proper polarization,and applied in vibration energy harvesters.The results show that Young's modulus in thickness direction determined from dielectric resonance spectra,and the figure of merit FOM (d33?g33 )are 1.7 MPa and 8.4 GPa-1 ,respectively.For a PP film sample with a quasi-static piezoelectric d33 coefficient of 280pC/N,area of 3.14 cm2 ,and capacitance of 59 pF at 1000 Hz,a normalized output power of 16.9μW/g2 was obtained under conditions of a seismic mass of 57.7 g,a matched load resistance of 2.4 MΩ,and a resonance frequency of 1800 Hz.Two pieces of PP films were in electrical series,the capacitance is 25.4 pF in total.The output power of 15μW/g2 was obtained with an area of 3.14 cm2 ,a seismic mass of 33.7 g and a matched load resistance of 4.3 MΩ.The piezoelectrets based energy h arvesters may be used to power low-power electronics.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2016(047)008【总页数】5页(P8074-8078)【关键词】聚丙烯;压电驻极体;能量采集【作者】武丽明;张晓青【作者单位】同济大学物理科学与工程学院,上海市特殊人工微结构材料及技术重点实验室,上海 200092;同济大学物理科学与工程学院,上海市特殊人工微结构材料及技术重点实验室,上海 200092【正文语种】中文【中图分类】O469压电驻极体(piezoelectrets)兼有铁电材料和空间电荷驻极体的特点，因此也称为铁电驻极体[1-2]，是一类新型的人工智能和新能源材料[3-7]。
聚丙烯孔洞型铁电驻极体薄膜的压电性研究_张晓青
聚丙烯孔洞型铁电驻极体薄膜的压电性研究*张晓青,王飞鹏,黄金峰,夏钟福,沈 军,周 斌,安振连(同济大学波耳固体物理研究所,上海200092)摘 要: 利用准静态法和激光干涉法测量正、逆压电d33系数,研究了经压力膨化处理的聚丙烯孔洞型铁电驻极体薄膜压电系数的压强和频率特性及其热稳定性。
结果表明,聚丙烯薄膜经压力膨化处理后,其压电性能改善的原因是:压力膨化处理既能有效地降低孔洞膜的弹性模量Y,又能增强其储电能力。
聚丙烯孔洞膜的压电d33系数在激励信号压强为0.2～4kPa的范围内基本保持恒定,但当其值高于4kPa时,d33系数出现了明显的下降。
聚丙烯孔洞膜的压电d33系数随频率上升而下降(即从0.001H z时的1200pC/N降低到其机械共振频率附近时的350pC/N),是与材料的弹性模量Y随频率的上升而增加直接相关。
对不同工艺参数制备的样品,其机械共振频率位于150～400kH z范围内。
实验结果还表明:聚丙烯孔洞膜的压电d33系数的热稳定性与非孔洞型聚丙烯驻极体薄膜的电荷储存热稳定性相近。
关键词: 聚丙烯孔洞铁电驻极体;压电性;压力膨化处理中图分类号: O484.4文献标识码:A 文章编号:1001-9731(2006)12-1910-041 引 言由于聚丙烯孔洞结构材料(cellular PP)具有廉价、低密度和优良的机械性能[1],它们已被广泛地用作保温、包装、电绝缘以及隔音材料等。
上世纪末,人们发现并证明了这类孔洞材料特别是膜材经过合理的电极化,可能具有明显高于传统铁电聚合物(如PVDF 及其共聚物)的压电活性和呈现上述铁电聚合物的电滞回线[2～9],由于这类材料兼有铁电材料和驻极体的特点,因此被命名为铁电驻极体(ferroelectret),它们的压电性是源于材料内特殊的孔洞结构和沉积在该孔洞相对两壁上相反极性的空间电荷(宏观电偶极子, macro scopy dipoles)。
铁电驻极体不仅具有较高的压电活[5,7,8,10,11],而且拥有聚合物的柔顺性,可大面积成膜、低成本、低介电常数以及与空气和水相匹配的低声阻抗等突出特性,因此铁电驻极体在通信、噪声控制、无损检测、医疗、保安电声设备及军事领域等具有广阔的应用前景[12]。
压电系数,介电系数电场强度 电磁感应强度 和 磁场强度
麻烦帮我解释一下，什么是介电常量，相对介电常量和真空介电常量？电容器的极板间充满电介质时的电容与极板间为真空时的电容之比值称为（相对）介电常数。
介电系数，是一个在电的位移和电场强度之间存在的比例常量。
这一个常量在自由的空间（一个真空）中是8.85×10的-12次方法拉第/米（F/m）。
在其它的材料中，介电系数可能差别很大，经常远大于真空中的数值，其符号是eo。
在工程应用中，介电系数时常在以相对介电系数的形式被表达，而不是绝对值。
如果eo表现自由空间（是，8.85×10的-12次方F/m）的介电系数，而且e是在材料中的介电系数，则这个材料的相对介电系数（也叫介电常数）由下式给出：ε1＝ε / εo＝ε×1.13×10的11次方很多不同的物质的介电常数超过1。
这些物质通常被称为绝缘体材料，或是绝缘体。
普遍使用的绝缘体包括玻璃，纸，云母，各种不同的陶瓷，聚乙烯和特定的金属氧化物。
绝缘体被用于交流电（AC），声音电波（AF）和无线电电波（射频）的电容器和输电线路。
好：通俗来说就是电容两极之间介质对极板间电场影响的程度，介质不同，介电常数不同，极板间没有任何物质时的介电常数称为真空介电常数，相对介电常数是指一种介质相对于另一种介质的介电常数，一般来说是相对于真空的介电常数介电常数与导电系数有什么关系【介电常数】又称为“电容率”或“相对电容率”。
在同一电容器中用某一物质作为电介质时的电容与其中为真空时电容的比值称为该物质的“介电常数”。
介电常数通常随温度和介质中传播的电磁波的频率而变。
电容器用的电介质要求具有较大的介电常数，以便减小电容器的体积和重量。
导电系数就是电阻率.电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。
某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。
陶瓷在室内装饰中的应用2、介电性能大多数陶瓷具有优异的介电性能,表现在其较高的介电常数和低介电损耗。
关于驻极体的基本原理、应用及定量运算
—.驻极体及其制备常见的电介质在外电场作用下发生极化,当去除外电场,电介质的极化现象也随之消失.驻极体是具有长久电荷的电介质,它的电荷可以是因极化而被“冻结”的极化电荷,也可以是陷入表面或体内“陷阱” 中的正、负电荷.与钢棒经磁化后具有剩磁成为永磁体类似,人们也把具有长久保留电荷的电介质叫永电体,习惯上称为驻极体。
1919年日本海军大学的江口元太郎甚首次人工制成驻极体.当时用巴西棕榈蜡与松香的等量混合,再加些蜂蜡,熔融至130摄氏度,加上15千伏每厘米的电场,冷却凝固后,去掉电场,便制成驻极体.这种制备方法热极化法.随着人们对驻极体的研究和应用,制备的材料不再用天然材料的混合物,而是大量使用人工制造的聚合物资料,如聚四氟乙烯(PTFE),聚偏二氟乙烯(PVDF)等,聚合物驻极体具有更好荷电能力优良的机械性能,可制成微米量级的薄膜.用热极化法制备时,加热温度应稍高于聚合物的玻璃化温度(聚四氟乙烯约150~200摄氏度),所用电场约0.1~1千伏每厘米,极化时间约几分钟到1小时,此期间保持恒温.而制备方法除热极化法之外,还有电晕法,电子射线法和液体接触法等。
二驻极体电荷情况驻极体荷电情况是比较复杂的,包括有表面电荷、极化电荷和体电荷.表面电荷是由于介质表面存在杂质、氧化物、被切断的分子链等形成聚合物的表面陷阱,可能捕捉正、负电荷成为表面电荷;在电介质中,偶极子的每一个平衡位置对应着位能的极小值,当获得附加能(如加热)或在外电场作用下使位阱偏斜,就有可能超出原来的位阱,而沿外电场方向整齐排列,冷却后,偶极子就被“冻结”在电场方向上,形成永久极化电荷;在聚合物体内往往有杂质离子及各种缺陷,形成了正、负电的陷阱,在外电场的作用下,正负离子将向两极分离,并可能被陷阱捕获,外界电荷也可能注入介质内的陷阱中,形成永久性电荷,这种电荷称体电荷.在实际应用中,多数情况下不必详细了解驻极体具体的荷电情况,只要了解介质表面或它与电极之间气隙的电场,这时,可用等效表面电荷的概念来描述驻极体的荷电特性.设想驻极体的全部电荷折合成一定数量集中在表面,而内部好象没有电荷,如果这种折合表面电荷在表面及气隙中所产生的场强与实际场强相等,这种折合表面电荷就叫做等效表面电荷。
多孔压电驻极体
多孔压电驻极体的优缺点及压电活性孔洞内带有电荷的聚合物薄膜材料被称为多孔压电驻极体，在宏观上它展现出良好的压电性能。
压电薄膜材料是重要的信息功能材料，它可以实现声信号与电信号之间的转变。
压电薄膜兼备单晶和陶瓷的优点，即表面光滑致密、易于造成、价格低廉、便于调变性能并且可靠稳定，更重要的是使用压电薄膜可以使器件达到平面化和集成化。
聚丙烯孔洞膜的压电性来源于这类孔洞结构驻极体薄膜的非均匀的机械性能及电荷分布[1]。
聚丙烯孔洞膜的压电活性与材料的杨氏模量，孔洞界面处捕获的电荷密度，材料的厚度以及孔洞的几何尺寸密切相关。
芬兰科技研究中心（VTT ）用动态法测得聚丙烯孔洞膜的压电系数33d 达到200PC/N 。
粘弹性材料（聚丙烯）用于制造驻极体的聚丙烯材料是一种热塑性树脂，它具有优良的力学、化学与电学性能。
力学性能：聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。
但在室温和低温下，由于本身的分子结构规整度高，所以冲击强度较差。
聚丙烯最突出的性能就是抗弯曲疲劳性。
化学稳定性 ：聚丙烯的化学稳定性很好，除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外，对其它各种化学试剂都比较稳定。
电性能 ：聚丙烯的高频绝缘性能优良，由于它几乎不吸水，故绝缘性能不受湿度的影响。
它有较高的介电系数，且随温度的上升，可以用来制作受热的电气绝缘制品。
它的击穿电压也很高，适合用作电气配件等。
压电效应某些介电体在机械力作用下发生变形，使介电体内正负电荷中心发生相对位移而极化，以致两端表面出现符号相反的束缚电荷，其电荷密度与施加的应力成比例。
这种由“压力”而产生“电”的现象称为正压电效应。
反之，如果将具有压电效应的介电体至于外电场中，电场使介质内部正负电荷产生中心位移，导致介质产生形变。
这种由“电”产生“机械变形”的现象称为逆压电效应。
压电体的正压电效应和逆压电效应统称为压电效应。
粘弹性对于弹性材料，应力和应变之间有着一一对应的关系。
人们发现有些材料对应变率非常敏感，即表现出明显的粘性性质。
压电系数,介电系数电场强度 电磁感应强度 和 磁场强度
麻烦帮我解释一下，什么是介电常量，相对介电常量和真空介电常量？电容器的极板间充满电介质时的电容与极板间为真空时的电容之比值称为（相对）介电常数。
介电系数，是一个在电的位移和电场强度之间存在的比例常量。
这一个常量在自由的空间（一个真空）中是8.85×10的-12次方法拉第/米（F/m）。
在其它的材料中，介电系数可能差别很大，经常远大于真空中的数值，其符号是eo。
在工程应用中，介电系数时常在以相对介电系数的形式被表达，而不是绝对值。
如果eo表现自由空间（是，8.85×10的-12次方F/m）的介电系数，而且e是在材料中的介电系数，则这个材料的相对介电系数（也叫介电常数）由下式给出：ε1＝ε / εo＝ε×1.13×10的11次方很多不同的物质的介电常数超过1。
这些物质通常被称为绝缘体材料，或是绝缘体。
普遍使用的绝缘体包括玻璃，纸，云母，各种不同的陶瓷，聚乙烯和特定的金属氧化物。
绝缘体被用于交流电（AC），声音电波（AF）和无线电电波（射频）的电容器和输电线路。
好：通俗来说就是电容两极之间介质对极板间电场影响的程度，介质不同，介电常数不同，极板间没有任何物质时的介电常数称为真空介电常数，相对介电常数是指一种介质相对于另一种介质的介电常数，一般来说是相对于真空的介电常数介电常数与导电系数有什么关系【介电常数】又称为“电容率”或“相对电容率”。
在同一电容器中用某一物质作为电介质时的电容与其中为真空时电容的比值称为该物质的“介电常数”。
介电常数通常随温度和介质中传播的电磁波的频率而变。
电容器用的电介质要求具有较大的介电常数，以便减小电容器的体积和重量。
导电系数就是电阻率.电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量。
某种材料制成的长1米、横截面积是1平方毫米的导线的电阻，叫做这种材料的电阻率。
陶瓷在室内装饰中的应用2、介电性能大多数陶瓷具有优异的介电性能,表现在其较高的介电常数和低介电损耗。
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运用COMSOL Multiphysics软件建立扁平中空十四面 体模型，施加合理的边界条件与粘弹性材料属性来求解压 电驻极体的压电系数d33随时间的演化行为。并且研究共5 个参数对压电系数演化行为的影响。
背景理论 1、压电效应
改变松弛时间Nv
展望
精品课件！
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正压电效应
逆压电效应
2、粘弹性
随时间演化
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
弹性矩阵
模型的选择与建立 1、选择中空扁平十四面体模型的原因
2、模型的建立f、k
模型的建立
边界条件、材料属性的施加 1、边界条件
2、粘弹性材料属性的施加
计算结果
改变面电荷密度q
改变初始瞬态模量Em
改变极限模量Ev
改变粘弹性系数Nm