PVDF压电薄膜的结构、机理与应用
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。
1-1-二氟乙烯的均聚物(pvdf)作用
1-1-二氟乙烯的均聚物(pvdf)作用二氟乙烯的均聚物(PVDF)作用二氟乙烯的均聚物(PVDF)是一种具有广泛应用前景的高分子材料。
PVDF具有优异的热稳定性、化学稳定性和电学性能，因此在多个领域有着广泛的应用。
本文将探讨PVDF的作用及其在实际应用中的表现。
一、PVDF在电子行业中的作用1.1 电子元件的绝缘材料PVDF具有良好的电气绝缘性能，能够有效隔离电子元件中的不同电路。
作为一种绝缘材料，PVDF能够减少电子设备中的漏电风险，保障设备的安全性和稳定性。
1.2 传感器的灵敏材料PVDF的韧性和柔软性使其成为一种优秀的传感器材料。
利用PVDF的压电效应，可以将其制成传感器，用于测量压力、温度、声波等物理量，具有高灵敏度和稳定性。
二、PVDF在建筑行业中的作用2.1 防水材料PVDF具有出色的耐候性和化学稳定性，可以作为建筑材料的涂层，具有出色的防水性能。
使用PVDF涂层的建筑材料能够有效防止水分渗透，保护建筑物的结构和装饰材料。
2.2 外墙材料PVDF涂层材料具有耐候性好、色彩稳定、抗污染等特点，常用于建筑外墙材料的制造。
这种材料不仅美观耐用，还能够提供良好的防火性能和隔热性能，提高建筑物的整体能效。
三、PVDF在医学领域中的作用3.1 医疗器械的材料PVDF具有良好的生物相容性，可用于制造医疗器械，如导管、人工心脏瓣膜等。
PVDF材料能够在人体内表现出稳定的性能，并且不会对人体组织产生损害，具有广泛的应用前景。
3.2 药物缓释的载体PVDF作为一种材料载体，可以用于药物缓释系统。
通过调控PVDF载体的物化性质，可以实现药物缓慢释放，提高药效的持久性和稳定性。
四、PVDF在能源领域中的作用4.1 太阳能电池板材料PVDF材料具有良好的耐候性和化学稳定性，适用于制造太阳能电池板材料。
太阳能电池板使用PVDF材料制成的薄膜，能够有效转换太阳能，并具有较长的使用寿命。
4.2 电池隔膜材料PVDF作为电池隔膜材料，能够提供良好的热稳定性和化学稳定性，有效隔离正负极，提高电池的安全性和性能。
压电薄膜材料的性能与性能特点
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。
压电薄膜(PVDF)超声波接收器
特性
宽水平波束指向性 宽带 低谐振 Q 值 耐冲击 低成本 重量轻
应用
平面位置检测、数字转换器、距离测量、物体检测和一般的空气中测距应用。
技术指标
PVDF 厚度：
30µm
谐振频率：40kHz带宽:10kHz谐振 Q 值:
4
灵敏度输出: 1.5mVPa，-76dB
水平波束指向性:
+/-150°
垂直波束指向性:
+/-40°
电容:
140pF
环境特性
存储温度： 工作温度： 外形尺寸：
-20°~+85° +5°~+60°
1
2
应用要点： 谐振频率: 对于不同的应用，谐振频率是可调的。谐振频率同 PVDF 圆 柱直径成反比。在空气中测距应用，建议的谐振频率范围是 40kHz~80kHz。通常，较高频率适用于高分辨率应用，较低频率适用于 较大距离的应用。下面是设计举例。
前言
压电薄膜(PVDF)超声波接收器为在空气中 测距的应用提供了独特的优势。圆柱形的 40KHz PVDF 接收器有很宽的水平波束指向性和宽带特 性。这些特性在很多领域提供独特的解决方案, 例如：平面内位置、数字转换器、物体探测、测 距。对于不同的应用，可通过改变 PVDF 圆柱的 长度和直径来改变接收器的谐振频率和垂直方 向接收角。接收器的水平波束指向性很宽，根据 需要可通过改变外壳的设计来减小水平波的角 度。PVDF 接收器有很低的 Q 值，PVDF 接收器 的典型 Q 值为 4。这意味着信号的上升时间和下 降时间比传统的压电陶瓷快。这一特性适用于高 速数据获取和高速数字转换方面的应用。另外， 前置放大器可便于对 40KHZ 接收器评估。
PVDF 引脚：PVDF 引脚设计可根据接收器外壳和电路板设计订制。引脚 可以是焊接端子或铆钉。 水平波束指向性控制：US40KR-01 有很宽的水平波束角特性，可根据应
压电薄膜传感器工作原理以及应用
压电薄膜传感器工作原理以及应用压电薄膜拥有独一无二的特性，作为一种动态应变传感器，非常适合应用于人体皮肤表面或植入人体内部的生命信号监测。
一些薄膜元件灵敏到足以隔着外套探测出人体脉搏。
本文将着重介绍几种压电薄膜在生命特征监护方面的典型应用。
工作原理当你拉伸或弯曲一片压电聚偏氟乙烯PVDF高分子膜（压电薄膜），薄膜上下电极表面之间就会产生一个电信号（电荷或电压），并且同拉伸或弯曲的形变成比例。
一般的压电材料都对压力敏感，但对于压电薄膜来说，在纵向施加一个很小的力时，横向上会产生很大的应力，而如果对薄膜大面积施加同样的力时，产生的应力会小很多。
因此，压电薄膜对动态应力非常敏感，28μm厚的PVDF的灵敏度典型值为10~15mV/微应变（长度的百万分率变化）。
使用‘动态应力’这个术语是因为形变产生的电荷会从与薄膜连接的电路流失，所以压电薄膜并不能探测静态应力。
当需要探测不同水平的预应力时，这反而成为压电薄膜的优势所在。
薄膜只感受到应力的变化量，最低响应频率可达0.1Hz。
压电薄膜传感器简介压电薄膜传感器拥有独一无二的特性，作为一种动态应变传感器，非常适合应用于人体皮肤表面或植入人体内部的生命信号监测。
一些薄膜元件灵敏到足以隔着外套探测出人体脉搏。
工采网将着重介绍几种压电薄膜在生命特征监护方面的典型应用。
压电薄膜传感器工作原理当你拉伸或弯曲一片压电聚偏氟乙烯PVDF高分子膜（压电薄膜），薄膜上下电极表面之间就会产生一个电信号（电荷或电压），并且同拉伸或弯曲的形变成比例。
一般的压电材料都对压力敏感，但对于压电薄膜来说，在纵向施加一个很小的力时，横向上会产生很大的应力，而如果对薄膜大面积施加同样的力时，产生的应力会小很多。
因此，压电薄膜对动态应力非常敏感，28μm厚的PVDF的灵敏度典型值为10~15mV/微应变（长度的百万分率变化）。
使用‘动态应力’这个术语是因为形变产生的电荷会从与薄膜连接的电路流失，所以压电薄膜并不能探测静态应力。
[实用参考]压电薄膜的特性、制备和应用总结分析
![[实用参考]压电薄膜的特性、制备和应用总结分析](https://img.taocdn.com/s3/m/2d8eed4d168884868762d6c9.png)
压电薄膜的特性、制备和应用总结分析一、PVDF压电薄膜的概念二、压电薄膜材料的性能三、压电薄膜的制备方法四、压电薄膜材料的应用一、PVDF压电薄膜的概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（polPvinPlidenefluoridepolPmer)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。
PVDF粘接机理
Company profile
Background
• 锂离子电池行业更加关注锂离子电池安全性、 电芯硬度及低保液系数下的循环性能。 • PVDF隔膜通过电解液溶胀凝胶，并于电池正极 有一定的粘结性，提高电芯的硬度及保液性的 同时，减少电芯中的游离电解液，进一步提高 电芯的安全性能。
AET
Innovation changing everything
Company profile
PVDF隔膜粘结机理
晶态区 非晶态区
图1. P(VDF-HFP)结构式 图2. P(VDF-HFP)晶态结构
P(VDF-HFP 聚偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物))由晶态区和非晶态区 组成，通过调节HFP的比例，可改变P(VDF-HFP)的结晶度。HFP比例 越高，非晶区越大，隔膜吸液能力越强，P(VDF-HFP)在电解液中溶胀 越大，粘性越大。同时温度越高， P(VDF-HFP)在电解液中的溶胀越 大。
AET
Innovation changing everything
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AET 隔膜简介
Welcome
AET
Innovation changing everything
Company profile
PVDF 隔膜介绍
AET
AET
Innovation changing everything
AET
Innovation changing everything
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PVDF涂覆形貌
涂 覆 面
原膜Biblioteka 断 面AETInnovation changing everything
Company profile
pvdf膜吸附蛋白原理
pvdf膜吸附蛋白原理PVDF膜吸附蛋白呀，这里面可藏着不少有趣的小秘密呢。
咱们先来说说PVDF膜的结构特点。
这PVDF膜啊，就像是一个有着特殊纹理的小毯子。
它的分子结构中有好多地方就像是小爪子一样，这些小爪子可是吸附蛋白的关键呢。
你想啊，蛋白分子就像一个个小珠子，在溶液里到处晃悠。
当它们靠近PVDF膜的时候，膜上的那些小爪子就会抓住蛋白，就像小孩子抓住心爱的玩具一样不肯放手。
蛋白分子呢，自身也有一些特点让它容易被PVDF膜吸附。
蛋白不是有各种氨基酸组成的嘛，有些氨基酸带有电荷呀。
这就好像蛋白身上带了小标签。
而PVDF膜呢，它对这些带电荷的部分特别感兴趣，就像磁铁吸铁屑一样，把蛋白吸附过来。
还有哦，蛋白的形状也有影响呢。
有些蛋白的形状就像是一把小钥匙，刚好能插进PVDF膜表面那些“小锁孔”一样的地方，这样就紧紧地结合在一起啦。
再从环境的角度看呢。
溶液的酸碱度可重要啦。
如果酸碱度合适，就像是给蛋白和PVDF膜创造了一个特别和谐的约会环境。
在这个环境里，蛋白和膜都处于一种很舒服的状态，它们之间的吸附作用就会更强。
要是酸碱度不合适呢，就像是两个人在一个很糟糕的天气里见面，心情都不好，吸附作用也就大打折扣了。
而且啊，PVDF膜吸附蛋白的过程也不是一下子就完成的。
它就像一场慢慢升温的恋爱。
开始的时候可能只是有一点点的相互吸引，蛋白分子和膜轻轻地碰一下，然后随着时间的推移，它们之间的结合越来越紧密，直到最后稳定地吸附在一起。
这个过程中，周围的其他物质也像是一群小观众，有的在旁边帮忙，有的可能会捣乱。
比如说，如果溶液里有其他的大分子物质，它们可能会和蛋白分子抢位置，想要吸附到PVDF膜上。
不过呢，只要条件合适，PVDF膜还是会牢牢抓住蛋白分子的。
总之呢，PVDF膜吸附蛋白是一个多方面因素共同作用的过程，就像一场精彩的小戏，每个角色都有它的作用，最终才促成了这个有趣的吸附现象。
PVDF超声检测传感器的原理与应用
PVDF超声检测传感器的原理与应用目前，国内在激光超声波检测方面大多局限于声场理论的探讨，需要新的检测技术来测量高频超声波，如阵列传感接收装置。
阵列检测不仅能同时检测多个不同位置点，而且能够产生检测对象的图像。
阵列检测技术既能提高检测质量又能减少检测时间。
PVDF是一种半结晶性聚合物，由CF2CH2长链分子构成，广泛应用于航空航天、铁路、石油化工等现代工业领域。
新型PVDF材料具有良好的力学与压电性能，适用于制作声波的接收器件，开发新型PVDF阵列的超声波接收传感器件具有下列优势：①成本比相控阵检测技术要低；②可用于测量薄膜材料的力学参数；③通过成像技术能够得到薄膜材料亚表面特征和多个力学参数。
本文对PVDF压电薄膜材料的优缺点及传感机理等进行概述，研究PVDF圆膜及其影响因素，并设计梳状传感器，探讨其超声检测性能。
二、PVDF压电薄膜（--）PVDF压电薄膜的优缺点PVDF材料压电应变常数低，机电耦合系数较小，压电电压常数高，具有极高灵敏度；PVDF薄膜厚度极薄，可紧贴于物体表面，几乎不影响被粘物体结构；介电强度高，电场耐受力强，在强电场下仍可保持原有性能；声阻抗低，可有效防止声波信号失真；材质软，易加工，可制成大面积阵列传感器和各种不规则形状传感器；热电性强，可制成火灾报警器、防盗报警器、非接触温度计等。
此外，PVDF薄膜还具有频响宽、热稳定性好等优点。
（二）PVDF压电薄膜的传感机理PVDF压电薄膜受力形变产生极化电荷，极化电荷的大小与分布与物体形变密切相关。
在零外电场情况下，PVDF压电薄膜的输出信号是它在各方向的应变总响应，强度较弱，须经运算放大器放大后，才可进行后续处理。
（三）PVDF压电薄膜的制备方法PVDF压电薄膜制备方法有有流延法、匀胶法、小分子蒸发镀膜法和压膜法等。
其中流延法对设备要求较低，成品致密性好，强度高，因此成为最常见的制备方法。
将PVDF溶于定量的N-甲基吡咯烷酮（NMP）中，经过滤、真空除气泡、升温蒸发等操作，除去NMP，在流延皿上形成一层薄膜，即为原始的PVDF薄膜。
《基于PVDF与PAN薄膜的全柔性压电纳米发电机研究》范文
《基于PVDF与PAN薄膜的全柔性压电纳米发电机研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，柔性电子设备在众多领域的应用越来越广泛，其中，全柔性压电纳米发电机作为能量收集与自供电设备的关键部分，具有广阔的应用前景。
全柔性压电纳米发电机利用材料的压电效应将机械能转化为电能，具有体积小、重量轻、环保等优点。
本文将重点研究基于PVDF（聚偏二氟乙烯）与PAN（聚丙烯腈）薄膜的全柔性压电纳米发电机。
二、PVDF与PAN薄膜的特性和应用PVDF和PAN都是常用的高分子材料，具有优异的物理化学性能。
PVDF因其优异的介电性能和压电性能在压电材料领域得到广泛应用。
而PAN因其高强度、高韧性和良好的热稳定性等特点在电子设备中也有广泛应用。
本文利用这两种材料的特性，研究其在全柔性压电纳米发电机中的应用。
三、全柔性压电纳米发电机的结构与工作原理全柔性压电纳米发电机主要由PVDF和PAN薄膜组成，通过特殊工艺将两种材料复合在一起，形成具有压电效应的薄膜。
当这种薄膜受到压力时，由于材料的压电效应，会产生电荷分离现象，从而产生电压。
这种电压可以驱动电子设备工作，实现能量的转化和利用。
四、实验方法与结果分析我们通过实验研究了基于PVDF与PAN薄膜的全柔性压电纳米发电机的性能。
首先，我们制备了PVDF和PAN薄膜，并采用特殊工艺将它们复合在一起。
然后，我们通过压力测试来观察发电机的性能。
实验结果表明，基于PVDF与PAN薄膜的全柔性压电纳米发电机具有良好的压电性能和柔韧性，能够在受到压力时产生较高的电压。
此外，我们还对发电机的输出电压、电流等参数进行了测量和分析，为后续的优化提供了依据。
五、讨论与展望基于PVDF与PAN薄膜的全柔性压电纳米发电机具有许多优点，如体积小、重量轻、柔韧性好等。
然而，在实际应用中仍存在一些挑战和问题需要解决。
首先，如何进一步提高发电机的输出性能是关键问题之一。
我们可以通过优化材料的选择和制备工艺来提高发电机的性能。
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
pvdf隔膜涂层的原理-概述说明以及解释
pvdf隔膜涂层的原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述PVDF隔膜涂层的原理是一种应用广泛的技术，它基于PVDF材料的特性，通过一系列的工艺加工制备而成。
PVDF隔膜涂层具有优异的性能，可以应用于多个领域，例如电池制造、膜分离、膜电极等。
本文将详细介绍PVDF隔膜涂层的原理，以及其在各个领域中的应用。
在PVDF隔膜涂层的原理中，PVDF材料的特性起着重要的作用。
PVDF，即聚偏氟乙烯，是一种高性能的聚合物材料。
它具有良好的机械性能、化学稳定性以及热稳定性。
PVDF材料不仅具有优异的耐腐蚀性能，还具有优良的耐温性和耐磨性。
这些特性使得PVDF材料成为隔膜涂层的理想选材。
隔膜涂层在PVDF材料中起到了重要的作用。
通过对PVDF材料进行涂层处理，可以获得一层均匀且密实的涂层，提高了材料的表面性能。
隔膜涂层在PVDF材料中形成了一层保护膜，可以减少材料的氧化反应，提高材料的稳定性。
此外，隔膜涂层还可以增强PVDF材料的电导率和机械性能，提高材料的使用寿命。
在PVDF隔膜涂层的工艺中，首先需要将PVDF材料制备成膜状。
然后，通过不同的涂覆方法，将涂料均匀地涂布在PVDF膜的表面。
涂布后，需要进行干燥和固化处理，使涂层与PVDF膜紧密结合，形成一层坚固的隔膜涂层。
总之，PVDF隔膜涂层的原理基于PVDF材料的特性和隔膜涂层的作用。
通过合理的工艺处理，可以制备出具有优异性能的PVDF隔膜涂层。
隔膜涂层在提高PVDF材料的稳定性、电导率和机械性能方面起到了重要的作用。
这种技术的应用前景广阔，将在未来的科学研究和工程应用中发挥重要的作用。
1.2文章结构文章结构的目的是为了给读者提供一个清晰而系统的框架，以便他们可以更好地理解和掌握PVDF隔膜涂层的原理。
为实现这一目的，本文将按照以下结构进行组织:1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 PVDF隔膜涂层的原理2.1.1 PVDF材料的特性2.1.2 隔膜涂层的作用2.1.3 隔膜涂层的工艺2.2 要点22.2.1 子要点12.2.2 子要点22.2.3 子要点32.3 要点32.3.1 子要点12.3.2 子要点22.3.3 子要点33. 结论3.1 总结3.2 展望3.3 结论文章结构的设计旨在从整体上向读者呈现一个有条理的信息框架。
有机压电材料及应用
在医疗仪器中的应用
PVDF压电高聚物对生物组织的适应性和相容性很好，用它们制成的电子型人工脏器 及其组件将有可能移植到动物体内，用它们制成的医疗血流扰动和脉动的 PVDF压力传感器 同时测量心脏内的压力和声音的 PVDF血管内诊断装置 监测婴儿呼吸状况的非接触长期呼吸监视装置
特点
压电性强、介电常数高、 压电性弱、介电常数低、
易加工成型
加工尺寸局限
机械品质因子低、
机械品质因子高、
电损耗大、稳定性差
稳定性好
柔韧性好、低密度、低 阻抗
应用 领域
大功率换能器和宽带 滤波器
标准频率控制的振子、高频、 高温超声换能器等
PVDF与PZT比较
聚偏氟乙烯(PVDF)
由PVDF压电高聚物制作的器件对温度、湿度和化学物质高度稳定，机械强度又高， 用其制作的声电转换器件结构简单、形状细致、重量轻、失真小、音质好、稳定性 高， 能广泛应用于声学设备，特别适宜于高质量的立体声耳机、 扬声器和话筒等 此外PVDF压电高聚物还可应用于红外探测器、辐射计、电荷分离器、滤波器、光扫 描器、方位探测器、光相调制器等
PVDF的晶型与压电性
PVDF存在四种晶相：α，β，γ，δ
α晶型是PVDF最普通的结晶形式，为单斜晶系，构型为TGTG
在同一单胞内偶极子反向排布，偶极矩相互抵 消，因此分子为非极性；
PVDF的晶型与压电性
PVDF存在四种晶型：α，β，γ，δ
β晶型是PVDF的重要结晶形式，为正交晶系，构型为全反式TTT
置80~110℃恒温场中， 以 500~800kV/cm极化电压极化0.5~1h
PZT-PVDF复合压电膜
采用陶瓷 PZT微粉和高聚物 PVDS 制备复合材料膜，通过轧膜、 镀 电极和极化3个主要工艺制备 轧膜（用热轧挤压成膜方法， 轧辊升温到120~40℃）→加PVDF粉末 →软化→缓慢添加PZT粉料→混轧→成膜→自然冷却→取膜
多层pvdf压电薄膜输出电压研究
多层pvdf压电薄膜输出电压研究近年来，随着技术发展的迅速发展，新一代高精尖装备的出现，以及更多新兴应用的出现，作为高性能电子器件的压电薄膜的发展受到很多关注，其应用也日益广泛。
而压电薄膜的输出电压是该产品性能的关键指标之一，因此如何提高其输出电压尤为重要。
压电薄膜是一种新型的电子器件，其利用压电效应转换电能。
压电薄膜通常由放电材料， pvdf作为核心活性材料，采用多层技术制作而成，能有效利用多层膜材料间的压电效应，提高其输出电压和耐久性，使其具有更长的寿命，更强的功能性能以及更大的工作范围。
本文研究利用多层pvdf压电薄膜制备变形压电换能器，研究压电薄膜在不同结构下的输出电压特性。
首先，我们分析了多层pvdf 压电薄膜的结构，并研究了它的电磁特性。
其次，我们对压电薄膜的性能进行了研究，进一步研究了不同结构多层pvdf压电薄膜的输出电压特性，并采用实验与理论分析相结合的方法，可以更好地研究多层pvdf压电薄膜的输出电压特性。
实验装置采用表面贴装的压电薄膜，控制了电极的出现方式，形成两个电极之间连接的电路，有效得到压电膜的输出电压特性。
实验结果表明：一层pvdf压电薄膜的输出电压最高，为1390V，而多层pvdf压电膜的输出电压要比单层压电膜低，最高为470V。
实验结果还表明，多层pvdf压电膜的输出电压随着压力的增大而增大，但最终并未达到一层pvdf压电膜的输出电压。
实验结果表明，厚度较小的一层pvdf压电薄膜具有较高的输出电压，而多层pvdf压电薄膜的输出电压最终要低得多。
多层pvdf 压电膜因加厚而使输出电压降低，这是由于加厚会增加隔离层的电阻，使分层结构不可导，从而降低输出电压。
同时，压电薄膜的压电效应也会影响其输出电压，由于分层结构的厚度增加，会影响压电效应的强度，也会降低输出电压。
实验中，我们还发现，当压力增大时，多层pvdf压电膜的输出电压也会增大，这也可能是由于压力增大会增加压电效应，导致其输出电压增大。
PVDF压电薄膜结构监测传感器应用研究
第19卷 第1期石家庄铁道学院学报Vol .19 No .12006年3月JOURNAL OF SH I J I A ZHUANG RA I L WAY I N STITUTE Mar .2006PV D F 压电薄膜结构监测传感器应用研究杜彦良, 宋 颖, 孙宝臣(石家庄铁道学院大型结构健康诊断与控制研究所,河北石家庄 050043) 摘要:压电材料是目前在智能材料系统研究中应用最为广泛的传感材料之一。
由于P VDF 压电薄膜具有制作成本低、机械性能好、灵敏度高等优点而受到了广泛关注。
以P VDF 压电薄膜作为结构监测的传感元件,对P VDF 的应变传感原理进行了研究,并建立了基于信号采集与处理的P VDF 应变监测系统,最后对P VDF 监测构件裂纹进行了实验。
实现了压电薄膜的应变与裂纹监测,为实际工程应用奠定了基础。
关键词:P VDF 压电薄膜;应变传感;裂纹监测中图分类号:TP212.9 文献标识码:A 文章编号:10063226(2006)01000104收稿日期:20050704作者简介:杜彦良 男 1956年出生 教授1 引言动态应变的测量一直是许多工程和力学工作者所关心的问题。
常用的应变传感器有金属电阻应变片和半导体应变片。
前者的灵敏度系数较低,后者的灵敏度系数有非线性和受温度影响大的缺点。
因而,开发研究新的应变测量技术是很有意义的[1]。
压电材料是智能材料系统中应用最为广泛的一类传感材料,近年来研制开发的P VDF 压电薄膜,由于柔性好、强度大、耐力学冲击、耐腐蚀和可以任意分割等优点而受到广泛应用。
尤其是它的压电电压常数高,与基体结合后对结构的性能影响很小,对于机械应力或应变的变化具有极快速的响应,频响范围宽(0.1Hz 到几个GHz ),因此更适合用作传感元件。
P VDF 测量应变,利用了P VDF 薄膜横向变形输出电荷的原理,由于P VDF 压电薄膜的电容较小,当它受外力作用时所产生的电荷很难长时间保持,因此更适宜用于结构的动态监测。
PVDF压电薄膜的应用
PVDF压电膜的应用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：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。
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。
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。
(完整word版)聚偏氟乙烯(PVDF)压电膜(word文档良心出品)
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-PU压电阻尼材料的研究》
《PVDF-PU压电阻尼材料的研究》PVDF-PU压电阻尼材料的研究一、引言在现代材料科学中，压电阻尼材料由于其独特且广泛的用途，在工程和科学研究领域得到了广泛的关注。
特别是PVDF（聚偏二氟乙烯）和PU（聚氨酯）复合材料，它们在力学、电学和阻尼性能上的综合表现，使其在传感器、能量收集器、减震材料等方面具有潜在的应用价值。
本文旨在深入探讨PVDF/PU压电阻尼材料的性质及其潜在应用。
二、PVDF/PU复合材料的性质PVDF/PU压电阻尼材料是PVDF与PU等复合材料复合形成的。
其中，PVDF由于其出色的铁电性和热稳定性在复合材料中发挥主导作用。
PU则是提供良好的弹性和阻尼性能的关键。
这两种材料的结合，使得PVDF/PU复合材料具有了良好的压电效应和阻尼效果。
2.1 压电效应PVDF/PU压电阻尼材料具有良好的压电效应，其原因是PVDF分子链的偶极子排列。
当受到压力时，这种排列方式发生变化，导致材料产生电势差，从而实现能量转换。
这种效应在传感器和能量收集器等方面有广泛的应用前景。
2.2 阻尼性能除了压电效应外，PVDF/PU复合材料还具有良好的阻尼性能。
其原因是材料内部的摩擦和能量耗散机制，这种机制可以在材料受到压力时吸收和分散能量，从而减少结构的振动和噪音。
这使得该材料在减震和降噪等方面有广泛的应用价值。
三、制备方法及工艺研究PVDF/PU压电阻尼材料的制备过程主要涉及混合、成型和后处理等步骤。
合适的制备工艺可以有效地提高材料的性能和稳定性。
3.1 混合工艺混合工艺是制备PVDF/PU复合材料的关键步骤之一。
在这个步骤中，需要将PVDF和PU以及其他可能的添加剂按照一定比例混合均匀，以保证最终产品的性能和稳定性。
通常采用机械搅拌或超声波搅拌等方法进行混合。
3.2 成型工艺成型工艺是将混合好的材料加工成所需形状的过程。
常见的成型工艺包括模压成型、注塑成型等。
在成型过程中，需要控制温度、压力和时间等参数，以保证产品的质量和性能。