聚偏氟乙烯（PVDF）壓電薄膜特點及應用

         聚偏氟乙烯（Polyvinylidene fluoride,英文縮寫PVDF），主要是指偏氟乙烯均聚物或者偏氟乙烯與其他少量含氟乙烯基單體的共聚物，它兼具氟樹脂和通用樹脂的特性，其樹脂本身具有良好的耐化學腐蝕性、耐高溫性、耐氧化性、耐候性、耐射線輻射性能外，還具有壓電性、介電性、熱電性等特殊性能，因此被廣泛應用于壓電薄膜、太陽能背板膜、鋰電池隔膜等高端功能性薄膜。隨著可穿戴設備的興起，設備中對壓電傳感器需求也持續(xù)增長，因此本文將重點介紹PVDF薄膜在壓電領域的應用。

PVDF壓電薄膜的光電性能

         PVDF壓電薄膜即聚偏佛乙烯壓電薄膜是20世紀70年代在日本問世的一種新型高分子壓電材料，因其較復雜的極化處理工藝，到目前為止，世界上只有少數(shù)先進國家生產(chǎn)。PVDF壓電薄膜是一種柔軟、質(zhì)輕、高韌度塑料薄膜，可以根據(jù)需要制成各種形狀、厚度的元件，與微電子技術結(jié)合，能支撐多功能傳感元件。

        PVDF壓電薄膜具有獨特的介電效應、壓電效應、熱電效應。與傳統(tǒng)的壓電材料（如陶瓷壓電片）相比具有頻響寬、動態(tài)范圍大、力點轉(zhuǎn)換靈敏度高、力學性能好、機械強度高、聲阻抗易匹配等特點，并具有重量輕，柔軟不脆、耐沖擊、不易受水和化學藥品的污染、易制成任意形狀及面積不等的片材或管材等優(yōu)勢。在力學、聲學、光學、電子、測量、紅外、安全報警、醫(yī)療保健、軍事、交通、信息工程、辦公自動化、海洋開發(fā)、地質(zhì)勘探等技術領域應用十分廣泛。產(chǎn)品主要有金、銀、鋁3個品種，薄膜厚度在30-500μm范圍，產(chǎn)品形狀、面積大小，可根據(jù)用戶需要確定，是制作改進壓力動態(tài)傳感器和超聲、智能探測的新型換能材料，其中200um以上壓電薄膜可應用于軍工及高科技領域，目前被發(fā)達國家禁運。

PVDF壓電薄膜的優(yōu)點

         PVDF壓電膜具有較高的化學穩(wěn)定性、低吸濕性、高熱穩(wěn)定性、高抗紫外線輻射能力、高耐沖擊、耐疲勞能力，其化學穩(wěn)定性比陶瓷高10倍，在80℃以下可長期使用、PVDF壓電膜質(zhì)地柔軟、重量輕，與水的聲阻抗相近，匹配狀態(tài)好，應用靈敏度高；PVDF壓電膜在厚度方向的伸縮振動的諧振頻率很高，可以得到較寬的平坦響應，頻響寬度優(yōu)于普通壓電陶瓷換能器；PVDF壓電薄優(yōu)點如下：

• 良好的工藝性  可用現(xiàn)有設備進行加工；

• 能制作大面積的敏感元件；

• 頻帶響應寬（0-500MHz）;

• 聲阻抗接近于人體組織和水，所以可用于醫(yī)療診斷的敏感裝置結(jié)構(gòu)中；

• 具有高沖擊強度（可使用于沖擊波的傳感器中）；

• 耐腐蝕性（在活性介質(zhì)中使用時這種性能是必需的）；

• 相對介電常數(shù)較低  相應較高的壓電常數(shù)值d33（約比其他壓電材料高一個數(shù)量級以上）和熱信號靈敏度（ρ/ε）；

• 與壓電陶瓷相比有更低的熱導性；并能制得更薄的薄膜；

• 柔軟堅韌的PVDF的柔順系數(shù)約為PZT的30倍，并且輕（相對密度只有PZT的1/4左右）；能支撐所需的各種較復雜的形狀（雛形、穹頂型等），可使用在需要具有特殊定向的元件中。

        總的來說：PVDF壓電薄膜比石英、PZT等具有壓電常數(shù)大，頻響寬，機械強度好，耐沖擊，質(zhì)輕，柔韌，聲阻抗易匹配，易加工成大面積，不易受水和一般化學品的污染，價格便宜等特點。它不僅在許多領域中可替代壓電陶瓷材料使用，而且還可以應用在壓電陶瓷材料不能使用的場合。因此它是一種極有發(fā)展前途的換能性高分子敏感材料。

PVDF壓電薄膜的應用

        因為PVDF壓電薄膜應用領域廣泛，從消費電子到汽車電子、小型家電、醫(yī)療設備、儀器儀表以及軍用及高科技領域，我們針對其中一些民用領域歸納PVDF壓電薄膜的主要應用。

        總體而言，因為PVDF壓電薄膜具備良好的柔性、耐沖擊性，相比陶瓷壓電片而言，具備更高的使用壽命，更高的產(chǎn)品穩(wěn)定性和后端應用的適應性。未來將擁有很大的發(fā)展前景。

聲明：本文由薄膜通約稿并整理，內(nèi)容僅供學習參考，如有錯誤，歡迎指正。未經(jīng)許可不得私自轉(zhuǎn)載，如有技術問題，歡迎大家發(fā)郵件探討。info@bomotong.com。