Piezotech 壓電薄膜技術(shù)資料
來源：本站日期：2019-05-29 03:45:04 瀏覽：162
1. 壓電與熱電效應(yīng)
自1880年居禮兄弟(Jacques 與 Pierre Currie)從簡單不對稱的晶體發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng)，引起大量關(guān)注與討論?！笁弘姟挂辉~源於希臘語，具有壓力的涵義。當(dāng)某些特定材料受機(jī)械應(yīng)力作用時，會在其表面產(chǎn)生與應(yīng)力成等比例之電荷，相反地，當(dāng)這些材料被施加電位差時，則發(fā)生機(jī)械形變，稱此效應(yīng)為壓電效應(yīng)。相似地，當(dāng)材料的溫度改變時，會在其端子產(chǎn)生電位差，稱此效應(yīng)為熱電效應(yīng)。在應(yīng)用方面，常以石英和一些陶瓷材料小表面積及高剛性的優(yōu)點，廣泛地利用其壓電及熱電效應(yīng)製作機(jī)械與聽覺傳感器。
2. 壓電薄膜
1969 年，Kawai 發(fā)現(xiàn)聚偏二氟乙烯(PVDF)具顯著的壓電效應(yīng)，此材料為最被廣泛研究及應(yīng)用的壓電聚合物，然而直到 1981 年市場上才出現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)的壓電薄膜。當(dāng)這些薄膜被外部施加電場時，極性聚合物(如PVDF)的分子偶極子會沿相同方向排列，並獲得壓電性，此一現(xiàn)象稱為極化。該極化現(xiàn)象主要受高分子鏈的空間排列所影響，再來則是電荷輸入的影響。
3. 壓電薄膜之特性
壓電薄膜的壓電特性主要由機(jī)械能與電能之間的比例係數(shù)決定，壓電常數(shù)“d”主要是利用 1Newton/m²的應(yīng)力施加在薄膜表面，於薄膜厚度方向上的出現(xiàn)的表面電荷密度(Coulomb/m²)來測得。
● 面外的厚度方向: d 33
● 面內(nèi)縱向: d 31
● 面內(nèi)橫向: d 32
由上述第一種情況，若薄膜在平面的面內(nèi)方向皆不能自由變形，則該壓電常數(shù)稱d33* or dT，單位為庫侖/牛頓(C/N)。若能量測每單位應(yīng)力下的電場變化，則能獲得係數(shù)“g”，其與壓電常數(shù)d、介電係數(shù)ε的關(guān)係可表示為g=d/ε，單位為(V.m/N)。在機(jī)電轉(zhuǎn)換器的設(shè)計中，常數(shù)“d”與 “g”最為廣泛使用。而壓電薄膜的機(jī)電轉(zhuǎn)換效率百分比由機(jī)電耦合係數(shù)KT表示:
熱電常數(shù)“ρ”則被定義為當(dāng)薄膜升高1度K時的表面電荷密度，單位為(C/m²K)，常用以設(shè)計熱傳感器。而壓電薄膜的特性主要取決於其機(jī)械特性，包含彈性模數(shù)、阻抗值以及斷裂伸長率。
4. PVDF 壓電薄膜與積材 之特性
● 可撓性 (可應(yīng)用於非水平表面)
● 機(jī)械強(qiáng)度高
● 尺寸穩(wěn)定性
● 面內(nèi)方向的均衡壓電效應(yīng)
● 高而穩(wěn)定的壓電係數(shù)
● 惰性化學(xué)特性
● 可連續(xù)極化至成卷的長度
● 厚度介於9µm 至 1mm
● 聲阻抗跟水相近
本公司生產(chǎn)之壓電薄膜與薄板的單向、雙向特性將由下表顯示，可根據(jù)不同的應(yīng)用範(fàn)疇，將這些薄膜與薄板塗上不同的金屬層。
5. PVDF壓電薄膜之特性
(1): 以上指標(biāo)性常數(shù)值會因加工處理製程情形(退火與極化)以及溫度而異
(2): 過度加熱可能會破壞壓電性，建議避免於90°C以上加熱超過1小時。
6. 單向PVDF壓電積材之特性
(1): 以上指標(biāo)性常數(shù)值會因加工處理製程情形(退火與極化)以及溫度而異
7. 應(yīng)用領(lǐng)域
由實驗量測結(jié)果顯示，PVDF壓電薄膜於各領(lǐng)域的應(yīng)用及開發(fā)具備良好適應(yīng)性及前瞻性。
7.1應(yīng)用範(fàn)例
7.2各類壓電薄膜之材料特性
PVDF單向薄膜 – 25 µm (1)
(1): 以上指標(biāo)性常數(shù)值會因加工處理製程情形(退火與極化)以及溫度而異
PVDF 雙向薄膜 – 9 µm ( 1 )
(1): 以上指標(biāo)性常數(shù)值會因加工處理製程情形(退火與極化)以及溫度而異
P(VDF-TrFE) 共聚物 70/30 薄膜 – 20 µm ( 1 )
(1): 以上指標(biāo)性常數(shù)值會因加工處理製程情形(退火與極化)以及溫度而異
P(VDF-TrFE) 共聚物 75/25 薄膜 – 20 µm ( 1 )
(1): 以上指標(biāo)性常數(shù)值會因加工處理製程情形(退火與極化)以及溫度而異
P(VDF-TrFE) 共聚物 80/20 薄膜– 20 µm (1)
(1): 以上指標(biāo)性常數(shù)值會因加工處理製程情形(退火與極化)以及溫度而異
