【摘 要】
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压电材料可实现机械能与电能的相互转换,在传感器、换能器、智能材料和道路能源集收集器中得到广泛的应用。由于压电陶瓷的脆性,不能满足便携式设备对电子器件柔性的越来越高
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压电材料可实现机械能与电能的相互转换,在传感器、换能器、智能材料和道路能源集收集器中得到广泛的应用。由于压电陶瓷的脆性,不能满足便携式设备对电子器件柔性的越来越高的要求。聚偏氟乙烯（PVDF）具有良好的压电性能和机械性能,优异的柔韧性和电活性,加工性能好,频响宽,声阻抗低,介电强度高,在压电材料方面具有广阔的应用前景,但其压电常数d33比压电陶瓷的d33低得多,从而限制了其应用范围。聚乙烯醇（PVA）是强极性聚合物,价格低廉,存在强的偶极和高的介电常数,但极化后PVA无压电性能。本文利用PVDF的良好的压电性能和PVA的强极性和高的介电常数,将PVDF与PVA进行了多层复合,制备了高压电系数的PVDF/PVA多层复合薄膜,并对PVDF/PVA多层复合薄膜的结构与性能进行了较系统的研究。主要研究内容与结果如下:（1）将具有较高压电系数的PVDF薄膜与具有高的介电常数PVA薄膜三明治叠层并采用热压成型的方法制备了PVDF/PVA/PVDF三层复合薄膜。用X射线衍射（XRD）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）等对热压法PVDF/PVA/PVDF复合薄膜的结构进行了表征。测试了热压法PVDF/PVA/PVDF三层复合薄膜的介电性能、铁电性能和压电性能。结果表明在热压过程中,本为β晶型的PVDF薄膜的晶体结构转变为α晶,使热压法制备的PVDF/PVA/PVDF复合薄膜的压电系数为零。（2）将具有较高压电系数的PVDF薄膜与具有高的介电常数PVA薄膜三明治叠层并在常温下用粘结剂粘结制备了粘结法PVDF/PVA/PVDF三层复合薄膜。用XRD、FTIR和扫描电子显微镜（SEM）等对粘结法PVDF/PVA/PVDF三层复合薄膜的结构进行了表征,测试了粘结法PVDF/PVA/PVDF三层复合薄膜的介电性能、铁电性能和压电性能。结果显示:与原本就具有较高压电常数的PVDF薄膜相比,粘结法PVDF/PVA/PVDF三层复合薄膜的介电常数和压电系数较大幅度的提高,d33可达51 pC/N。FTIR和偏光显微镜分析表明由于在受力过程中PVDF层产生电压,PVA层的偶极发生了原位取向极化。（3）将具有较高压电系数的PVDF薄膜与具有高的介电常数PVA薄膜交替叠层并在常温下用粘结剂粘结制备了粘结法PVDF-PVA五层复合薄膜和PVDF-PVA七层复合薄膜。用XRD、FTIR和SEM等对粘结法PVDF-PVA五层复合薄膜和PVDF-PVA七层复合薄膜的结构进行了表征,测试了粘结法PVDF-PVA五层复合薄膜和PVDF-PVA七层复合薄膜的介电性能、铁电性能和压电性能。结果显示粘结法PVDF-PVA五层复合薄膜的d33达到113 pC/N,而粘结法PVDF-PVA七层复合薄膜的d33更是高达364 pC/N。
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