聚偏氟乙烯（PVDF）压电薄膜特点及应用

聚偏氟乙烯（PVDF）压电薄膜特点及应用

         聚偏氟乙烯（Polyvinylidene fluoride,英文缩写PVDF），主要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物，它兼具氟树脂和通用树脂的特性，其树脂本身具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射性能外，还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能，因此被广泛应用于压电薄膜、太阳能背板膜、锂电池隔膜等高端功能性薄膜。随着可穿戴设备的兴起，设备中对压电传感器需求也持续增长，因此本文将重点介绍PVDF薄膜在压电领域的应用。

PVDF压电薄膜的光电性能

         PVDF压电薄膜即聚偏佛乙烯压电薄膜是20世纪70年代在日本问世的一种新型高分子压电材料，因其较复杂的极化处理工艺，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，能支撑多功能传感元件。

        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（如陶瓷压电片）相比具有频响宽、动态范围大、力点转换灵敏度高、力学性能好、机械强度高、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材或管材等优势。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3个品种，薄膜厚度在30-500μm范围，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，其中200um以上压电薄膜可应用于军工及高科技领域，目前被发达国家禁运。

PVDF压电薄膜的优点

         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振频率很高，可以得到较宽的平坦响应，频响宽度优于普通压电陶瓷换能器；PVDF压电薄优点如下：

• 良好的工艺性  可用现有设备进行加工；

• 能制作大面积的敏感元件；

• 频带响应宽（0-500MHz）;

• 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；

• 具有高冲击强度（可使用于冲击波的传感器中）；

• 耐腐蚀性（在活性介质中使用时这种性能是必需的）；

• 相对介电常数较低  相应较高的压电常数值d33（约比其他压电材料高一个数量级以上）和热信号灵敏度（ρ/ε）；

• 与压电陶瓷相比有更低的热导性；并能制得更薄的薄膜；

• 柔软坚韧的PVDF的柔顺系数约为PZT的30倍，并且轻（相对密度只有PZT的1/4左右）；能支撑所需的各种较复杂的形状（雏形、穹顶型等），可使用在需要具有特殊定向的元件中。

        总的来说：PVDF压电薄膜比石英、PZT等具有压电常数大，频响宽，机械强度好，耐冲击，质轻，柔韧，声阻抗易匹配，易加工成大面积，不易受水和一般化学品的污染，价格便宜等特点。它不仅在许多领域中可替代压电陶瓷材料使用，而且还可以应用在压电陶瓷材料不能使用的场合。因此它是一种极有发展前途的换能性高分子敏感材料。

PVDF压电薄膜的应用

        因为PVDF压电薄膜应用领域广泛，从消费电子到汽车电子、小型家电、医疗设备、仪器仪表以及军用及高科技领域，我们针对其中一些民用领域归纳PVDF压电薄膜的主要应用。

        总体而言，因为PVDF压电薄膜具备良好的柔性、耐冲击性，相比陶瓷压电片而言，具备更高的使用寿命，更高的产品稳定性和后端应用的适应性。未来将拥有很大的发展前景。

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