详细说明
可做,带宽50kHz-5MHz的接收传感器件
2.PVDF的压电性
压电性是电介质的力学性质与电学性质的耦合,它严格建立在热力学基础之上,根据变量的不同,可变大为下面的Maxwel关系:
式中:D为电位移,E为电场强度,T为应力,S为应变。压电行数是三阶张量,因为坐标系反转可以改变符号,所以有对称中心的物质无压电性,非极性分子一般也不呈现压电性。各压电常数之间存在以下转换关系:
式中:sE为恒电场下的弹性柔顺系数和分别为自由界电常熟和受夹介电常数,四种压电常数中D常数最为常用。PVDF的压电特性可用压电矩阵表示,对于非拉伸极化薄膜,其中d常数阵列为:
式中:P为极化度。Q为释放的电荷,A为电极面积。这一方程一般用于压电常数的实验测定。
机电耦合系数K是和良压电材料电能和机械能之间相互耦合及转换能力的一个重要参数,它与d之间的关系为:
PVDF压电性的起源自它被发现起就是一个争论的话题。PVDF是半结晶性聚合物,片晶镶嵌在非晶相中,且两者具有不同的介电性和弹性。PVDF的极化常是在高温下施加高直流电场,并保持电场直至冷却。极化过程会引起电荷的注入(同号电荷)以及空间电荷例子的分离与偶极子去想 (异号电荷)。若片晶由于偶极子而产生自发极化,则离子可在非晶相运动并被陷阱俘获在片晶表面,因而陷阱的离子及残余偶极极化对压电性都有贡献。
一般认为,PVDF的压电性可归因于以下两个机理:①尺寸效应。所谓尺寸效应是假定偶极子为刚性,不随外加应力变化时,由膜厚度变化所引起的压电性。膜厚度的减小会使膜表面的诱导电荷增多。②结晶相的本征压电性。结晶相的压电性由电致伸缩效应及剩余极化所决定。晶区的极化强度对应变具有依赖性,使晶区产生内部压电性。