高分子压电材料和热电汇报材料.ppt

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PVDF的α及β晶相的结构示意图 (大圆图 代表氟原子,小圆图 代表碳原子,未画出氢原子) 由于材料的压电常数与极化强度成比例关系,因而随着单向位伸比的增加,α相向β相的转化也增加,压电性也随之增大。 压电性的机制 多数人认为PVDF的压电性是晶区的固有特性即体积极化度所引起, 高分子热电材料 高分子材料产生热电性的原因与产生压电性基本相同,主要是由于分子中偶极子的取向、杂质电荷分布的改变以及电极注入效应引起材料的自发极化而致。 当温度发生变化时,自发极化强度也发生变化,材料的表面电荷平衡被破坏,从而产生热电流,以PVDF为基材的复合物,未极化时几乎没有热电流,极化后在80℃左右可以观察到热电流的极大值。以尼龙为基材的复合物.极化后热电流的极大值也在80℃左右,高分子热电复合材料的性能不仅与无机热电粉末的性能有关,而且还主要取决于高分子基体材料 高分子压电材料及热电材料的应用 1.电声换能器。利用聚合物压电薄膜的横向、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。例如用厚30μm,直径为10 mm的PVDF压电膜作话筒中的振膜,灵敏度达70dB,静电容量为700 pF,信噪比比静电型的好,在市场上竞争力强。 2.双压电晶片。将两片压电薄膜反向粘合起来,当一方拉伸时,另一方压缩。PVDF双压电片比无机双压电晶片产生大很多的位移量。用PVDF双压电晶片可制成无接点开关,振动传器,压力拴测器等。在同样应力情况下的输出电压是用锆钛酸铅Pb(Zr,Ti)03(PzT)制造的感器7倍左右 3.超声、水声换能器。由于PVDF压电薄膜与水的声阻抗相近。柔韧性好,能做成大面积膜和为数众多的阵列传感点,且成本低,所以是制造水声器的理想材料。可用于监测潜艇、鱼或水下地球物理探测。也可用于液体或固体中超声波的接收和发射。 4.医用仪器。PVDF的声阻抗与人体匹配得很好,可用来测量人体的心声、心动、心律、脉博、体温、pH值、血压、电流、呼吸等一系列数据。目前还用来模拟人体皮肤。 5.热电换能器。PVDF作热电换熊器的优点是居里温度相当高,热扩散率小,化学惰性强,因此很适合于作二次情报的处理,热画像清晰,可用作热光导摄像管、红外辐射光探测器。此外还可作温度监控器、火灾报警器、红外静电复印机、不接触温度计等。 6.其它应用。压电高分于材料还可用于地震监测,大气污染监测,引爆装置,地下爆破监测,各种机械振动,撞击的监测、干扰装置、信息传感器,电能能源,助听器,计算机和通讯系统中的延迟线等方面。 作业 1.何谓高分子压电材料?它的功能是什么?可用于哪些方面? 2.简述PVDF压电薄膜的制造过程。 谢 谢! 放映结束 感谢各位批评指导! 让我们共同进步 高分子压电材料及热电材料 概述 (一)压电性及热电性的定义和表征 某些物质受外力则产生电荷,反之,若加电压时则发生形变,物质的这种性能称为压电性(Piezoelectricity) )。某些物质当温度改变时则产生电荷,这种性能称为热电性(Pyroelectricity) 。 从本质上讲,压电性及热电性分别是指应力T(或应变S)与温度θ引起的材料电极化强度P的变化。压电性与热电性之强弱可以用压电常数d和热电常数P来衡量。 压电常数d表示平均应力的极化(或电位移)或平均电场的形变率。前者为正效应,后者为逆效应。 D(Q/m2)是极化,T(N/m2)是应力;S是形变率(无单位);E(v/m)是电场 热电常数P表示平均温度变化的电位移 θ为绝对温度。 。压电体首先必需是介电体;其次,部分压电体又是热电体。因此,热电体隶属于压电体,压电体隶属于介电体。 各向同性的非晶态聚合物对应力的响应与方向无关,不能预示在零电场时它会有压电及热电响应。然而若人为地使样品内分子偶极子的排布从优取向,则样品就可能具有压电及热电效应。 对于晶态聚合物,可将压电张量与热电张量的分量记为。 沿十3方向的拉应力将使样品厚度增加.电极电荷下降,故d33为负,记为d33-沿1与2方向的应力使样品厚度下降,电极电荷增加,因而d31与d32为正。d24与d15分别代表切应变力T4与T5产生的压电常数分量,由于绕轴l发生正切变,切变应力T4使偶极子由十3方向旋转到十2方向,在切应变前,电位移D2=0,切应变后,1与3方向因切变前后状态不变而不发生压电效应,即d24≠0, d14=d34=0.同理,切变应力T5使偶板子由十3方向旋转到十1方向,即d15≠0, d25=d35=0.至于切变应力T6因它不使1、2、3方向的极化状态改变,故d16=d26=d36=0. 热电常数。因为沿1、2轴不存在净偶极矩,故p1=p2=0,温度增加使晶体膨胀,极化强度下降

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