湖北黄石薄膜工艺/薄膜咨询

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聚偏氟yi烯（PVDF）压电薄膜特点及应用

聚偏氟yi烯（Polyvinylidene fluoride,英文缩写PVDF），主要是指偏氟yi烯均聚物或者偏氟yi烯与其他少量含氟yi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yi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tan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tan测的新型换能材料，其中200um以上压电薄膜可应用于jun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：

 

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良好的工艺性  可用现有设备进行加工；

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能制作大面积的敏感元件；

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频带响应宽（0-500MHz）;

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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；

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具有高冲击强度（可使用于冲击波的传感器中）；

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耐腐蚀性（在活性介质中使用时这种性能是必需的）；

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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）

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与压电陶瓷相比有更低的热导性；并能制得更薄的薄膜；

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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。

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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jun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。

类别	性能	应用范围
超声波传感器	压电动态反应在很大范围呈线性	可穿戴设备中计步器、检测心跳和脉搏等计数器。
音频换能器	利用PVDF压电膜的横向压电性	麦克风、噪音笑声麦克风、电话送话器、双压电晶片换能器、耳机、扬声器、加速度器、医用传感器。
机电换能器及器件	利用PVDF压电模的横向压电性	电唱机拾音器、非接触开关、电话盘、打字机及电脑键盘、血压计、光学快门、光纤开关、变焦镜、触觉传感器，显示器，位移传感器。
超声及水下换能器	利用PVDF压电膜的纵向压电性	超声发送及接收器、无损检测换能器、成像阵列、水听器、延迟线、光调制器、变焦点换能器、超声显微镜、超声诊断仪。
红外及光学器件	利用PVDF压电模的热电性	红外tan测器、摄像仪、红外可见光转换器、影印机、反向检出器、激光功率计、火灾tan测器、防盗报警器

 

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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