压电高分子材料

5.应用前景
在未来的研究中，对压电高分子材料的最新研究领域将主要包括压 电高分子材料性能的增强，加工性能的改善和材料使用温度范围的拓宽。
未来的有可能实现，比如说边打键盘边发电，利用压电高分子材料 的性质，将机械能转化成电能存储，既让使用者的点击与滑移动作转化 成电池的电力。
http://baidu.ku6.com/watch/27197191080576 31327.html?page=videoMultiNeed
谢谢
THANK YOU
4.主要应用
4.2 水声换能器
由于PVDF压电薄膜雨水的声阻抗接近，柔韧性好，能做成大面积薄 膜和为数众多的阵列传感点，且成本低，是制造水声换能器的理想材料。
可用于检测潜艇、 鱼群或水下地球物理 探测，也可用于液体 和固体中超声波的接 送和发射。
4.主要应用
4.3 超声换能器
PVDF 压电薄膜制成的可变焦距超声换能器装置，该装置利用在 PVDF压电薄膜两侧造成一个压力差的办法 , 使薄膜产生形变。 这样可以 通过压力的变化来控制曲率 , 从而使换能器的焦点沿轴向移动 ,当换能器 的曲率与入射声场的曲率 一 致时 , 有最大接收强度。
胡 南,刘雪宁,杨治中. 聚合物压电智能材料研究新进展[A]. 高分子通报,2004.
4.主要应用
4.1 电声换能器
压电高分子材料的比重小，频率响应好，所以特别适合做 电声材料。 利用压电薄膜的横向、纵向效应，可制成扬声器、耳机、扩 音器、话筒等音响设备，也可用于弦振动的测量。
扬声器运用到压电薄膜
胡 南,刘雪宁,杨治中. 聚合物压电智能材料研究新进展[A]. 高分子通报,2004.
2.压电高分子
2.1 定义
压电高分子材料是指能实现机械效应(压力)和电效应(电压)相互转换 的高分子材料。
强度及韧性高、导电导热性好、 抗冲击能力强
压电薄膜传感器
2.压电高分子
2.2 分类
压电高分子材料的分类：
强度及韧性高、导电导热性好、 抗冲击能力强 1965 年 Harris 和 Allison 等实现了塑料的冲击感应极化，随后对生物高
分子压电性的研究日益广泛。Peterlin 等在 1967 年观察了聚偏氟乙烯( PVDF) 的ε值，也确认了它的压电性。 1972 年日本的北山、中村合作试制了 PVDF + BaTiO3 的柔性复合材料， 又开辟了压电高聚物用于压电复合材料的新途径，使压电高聚物向实用化 研究方向又迈出一步。 如今，PVDF 及其它压电高聚物已作为一种极有前途 的新型压电材料制成各种压电元器件，开始向科技和产业方向拓展。
胡 南,刘雪宁,杨治中. 聚合物压电智能材料研究新进展[A]. 高分子通报,2004.
3.表征与模拟
3.2 模拟
模拟高聚物压电行为的方法论根据研究对象特点不同而不同。 这 些方法涵盖了从宏观到微观以及原子规模的范围。 用于高聚物压电材 料的计算方法在许多文献 中都有所讨论。 在一些情况下，模拟可以直接预测一些无法进行实验的行为。 数 值模拟方法可以了解不同偶极的贡献，而通过实验结果则无法推断。 而且模拟方法对于指导新材料的合成也是有很高价值的。 如对于 PVDCN-VAC 的模拟，对于理解由协同运动引起的这类聚合物材料的高 介电弛豫强度有较大的帮助，而这些研究是很难通过实验进行的 。 最近，介观尺度的模拟也被用于描述 PVDF 薄膜的极化反转。
压电高分子（高聚物）材料
Piezoelectric Polymer Materials
报告人： 符彩涛 学 号：157692196 材料工程
目录
发展现状 压电高分子
表征与模拟
主要应用 应用前景
1.发展现状
压电高聚物的发展已有三四十年的历史，但至今科技工作者对其压电 性的成因及其性能的研究仍处于探索阶段。
3.表征与模拟
3.1 表征
大多数用于压电陶瓷的压电性能表征的方法都适用于压电高聚物。 基于共振分析和等价电路的方法可以被用来表征半结晶 PVDF 和其共聚 物， IEEE 标准中有所概述 。
共振分析应用于压电高聚物研究的细节问题在 Sherrit 和 BarCohen 有所探究 。 由于 IEEE 标准方法对高聚物本性的损耗，还需要其 他的表征技术来更精确地描述材料压电性能。 准静态直接法就是一种适应性很强的方法，能够充分研究聚合物 压电响应。 这种直接方法尤其适于非晶高聚物的表征研究。 热激励电流测量（ TSC）方法用于测量高聚物的剩余极化强度，应 变和电荷的直接测量方法用于研究与电场，频率和应力相关的压电系 数。
2.压电高分子
2.4 两种特有的材料
优良的压电高分子材料 强度及韧性高、导电导热性好、 抗冲击能力强
密度为压电陶瓷的1/4 弹性柔顺常数要比陶瓷大30倍 柔软而有耐性、耐冲击，既可以加工成几 微米厚的薄膜，也可以弯曲成任何形状， 也利于器件小型化 声阻低，可与液体很好的配合
2.压电高分子
天然压电高分子材料 合成压电高分子材料
① 结晶高分子+压电陶瓷
复合压电材料
② 非晶高分子+压电陶瓷
压电复合材料晶片
2.压电高分子
2.3 性能
具有压电性；
强度及韧性高、导电导热性好、 抗冲击能力强
柔而韧，可制成大面积薄膜，便于大规模集成化； 具有力学阻抗低，易于与水及人体等声阻抗配合。
可 变 焦 距 超 声 换 能 器
4.主要应用
4.4 医用仪器
PVDF 的声阻抗与人体匹配的很好，可以用来测量人体的心声、心 动、心律、脉搏、体温、pH值、血压等一系列数据。目前还可以用来模 拟人体皮肤。
4.主要应用
4.5 其他应用 压电高分子材料还可以用于： 地震监测、大气污染检测 各种机械振动、撞击的检测 干扰装置、信息传感器 计算机、通信体统的延迟
2.5 压电高分子的结构要求
压电效应是许多非中心来自百度文库称的陶瓷、聚合物、生物体系的特性。
无论聚合物压电材料的形态如何 （ 半结晶或非晶）压电性能的产 生对聚合物结构都有着五项基本的要求：
存在永久分子偶极 （ 偶极距）； 单位体积中偶极的数量 （ 偶极浓度 N）必须达到一定数值 分子偶极取向排列的能力 取向形成后保持取向排列的能力 材料在受到机械应力作用时承受较大应变的能力。
胡 南,刘雪宁,杨治中. 聚合物压电智能材料研究新进展[A]. 高分子通报,2004.
2.压电高分子
2.4 两种特有的材料
最有使用价值的压电材料
偶极取向可在冷却后被固定，能长期保持极化状态的聚合物电解 质材料。 主要有两种类型： 一种是高绝缘性材料，如聚四氟乙烯和氟乙 烯与丙烯的共聚物，它们具有相当好的保持注入 电荷的能力。 另一种是可极化聚合物，子内存在永久偶极 矩，这种材料极化后，在一定温度范围内可以保 持其偶极子的指向性。
2.压电高分子
2.3 性能
与压电陶瓷相比： 高聚物同时还具有高的强度和耐冲击性，显著的低介电常数，柔 强度及韧性高、导电导热性好、 性，低密度，和由此带来的对电压的高度敏感性 （ 优异的传感器特 抗冲击能力强 性），低的声阻抗和机械阻抗（ 对于医学和水下应用至关重要）。 高聚物还具有较高的介电击穿电压，比压电陶瓷能够承受更高的 极化电场和工作电场。 压电高聚物还可以实现在薄膜表面形成电极和 选择性区域极化。 基于以上优良性能，高聚物压电材料在技术应用领域和器件配置 中占有其独特的地位。