聚丙烯压电驻极体膜的压电和声学性能研究

以多孔聚丙烯(PP)膜为原材料, 通过压缩气体膨化工艺和电晕极化方法成功制备出PP压电驻极体膜, 并研究了该功能膜的压电和声学性能. 结果表明PP压电驻极体膜厚度方向和横向的杨氏模量分别为1.4和480 MPa, 因此压电系数d₃₃比d₃₁和d₃₂高2个量级以上, d₃₃是该类压电膜压电效应的主要性能指标, 而 d₃₁和d₃₂可以忽略不计. PP压电驻极体膜的准静态压电系数d₃₃在15-35 kPa的压强范围内具有良好的线性度. 在2-300 Hz的测试频率范围内, 300 Hz 下的d₃₃是2 Hz下的81%, 这主要是由PP膜的杨氏模量随频率增大而增强引起的. 在100 Hz-100 kHz 的音频和超声波频率范围内, PP压电驻极体膜具有平坦的频响曲线; 在1 kHz下其开路电压灵敏度和压电系数d₃₃分别为0.85 mV/Pa和164 pC/N. 关键词： 聚丙烯压电驻极体 压电效应 声学性能     

有序结构氟聚合物压电驻极体的制备和压电性研究

描述了一种有序微孔结构压电聚合物功能膜的制备方法,利用模板的高度有序实现薄膜微孔结构的精确控制.将此制备方法用于氟聚合物压电驻极体薄膜的制备,通过扫描电子显微镜(SEM)对其微观结构的观察表明薄膜具有理想的有序结构.对氟聚合物压电驻极体压电性的研究则是利用正压电效应测量准静态压电系数d₃₃,通过等温衰减和压强依赖性的测量考察其压电性能.结果表明:有序结构氟聚合物压电驻极体的准静态压电系数d₃₃可高达300 pC/N;与无序结构氟聚合物     

面向空耦电声换能器应用的高性能FEP/PTFE复合膜压电驻极体

压电驻极体(也称为铁电驻极体)是一类具有强压电效应的微孔结构驻极体材料,具有柔韧、低密度、低特性声阻抗等特征,是制备柔性空气耦合声电换能器的理想材料.针对器件对高灵敏度和高温工作环境的应用需求,本文报道高性能氟化乙丙烯/聚四氟乙烯(FEP/PTFE)复合膜压电驻极体的制备和性能表征.研究结果表明, FEP/PTFE膜的特性声阻抗为0.02 MRayl (1 Rayl=10 Pa·s/m);在小压强范围内的准静态压电电荷系数d₃₃可高达800 pC/N,且具有良好的压强特性.基于FEP/PTFE复合膜压电驻极体的麦克风的灵敏度最高可达6.4 mV/Pa@1 kHz,远高于文献报道的相同结构的压电驻极体麦克风的灵敏度,且具有平坦的频响曲线.对于直径为20 mm的超声波发射器,当驱动电压V_p为600 V时,样品中轴线上距离器件表面100 mm处, 40—80 kHz频率范围内产生的超声波的声压级为80—90 dB (参考声压为20μPa).基于FEP/PTFE复合膜压电驻极体的声电换能器的热稳定性显著优于聚丙烯(PP)压电驻极体声电换能器:在125...     

多孔聚四氟乙烯/氟代乙烯丙烯共聚物复合驻极体材料的压电效应研究

采用高温熔融和电晕充电方法制备了由聚四氟乙烯/氟代乙烯丙烯共聚物复合而成的空间电荷驻极体压电膜.借助准静态压电系数测量，研究了制备工艺对复合膜压电活性的影响.根据Kacprzyk等提出的复合驻极体膜的压电模型，结合等温表面电位衰减和压电系数衰减测量结果，讨论了驻极体复合膜系统中的压电性产生机制.结果表明，压电效应的大小不仅取决于俘获在材料中的电荷密度的大小，还与被俘获电荷在材料中的存在形式和分布有关. 关键词： 空间电荷驻极体 压电效应 聚合物复合膜     

交联聚丙烯压电驻极体的压电性能及振动能量采集研究

以电子束辐照交联聚丙烯(IXPP)泡沫薄板为原材料, 首先利用热压工艺对微观结构进行改性, 然后采用电晕充电方法对样品实施极化处理, 使之具有压电效应, 成为压电驻极体. 通过准静态和动态压电系数d₃₃、复电容谱, 以及等温衰减的测量, 研究了IXPP压电驻极体膜的机电耦合性能; 同时考察了基于IXPP压电驻极体膜的振动能量采集器在{3-3}模式下对环境振动能的俘获. 结果表明, IXPP压电驻极体的准静态压电系数d₃₃可高达620 pC/N; 厚度方向的杨氏模量和品质因数(FOM, d₃₃·g₃₃)分别是0.7 MPa和11.2 GPa^-1; 在50, 70和90℃下进行等温老化, 经过24 h后, IXPP压电驻极体膜的准静态压电系数d₃₃分别降低到初始值的54%, 43%和29%; 采用面积为3.14 cm²的IXPP压电驻极体膜为换能元件, 当振子质量为25.6 g, 振动频率为820 Hz时, 振动能量采集器在匹配负载附近可以输出高达65 μW/g²的功率.     

聚四氟乙烯多孔膜的压电活性及其稳定性

研究了经单向机械拉伸形成的非极性空间电荷型薄膜驻极体聚四氟乙烯(PTFE)多孔膜的压电性.讨论了由PTFE多孔膜和非多孔的聚合物薄膜（PTFE，聚酰亚胺PI，氟化乙丙烯共聚物FEP 和聚三氟氯乙烯PCTFE）组成的双层膜的突出压电活性.初步研究结果指出：在优化的极化条 件下形成的上述双层压电膜以外电极测量的准静态压电d₃₃常数可达186 pC/N， 这个数值与压电陶瓷锆钛酸铅PZT的相应常数接近，而比铁电聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)的相 应常数约高出一个数量级.还研究了这类柔性多孔膜 关键词： 聚四氟乙烯多孔膜 压电性 空间电荷驻极体 充电参数 压电活性的热稳定性     

聚丙烯蜂窝膜驻极体压电系数的测量及压电性的改善

利用介电谐振谱分析了聚丙烯蜂窝状原生膜(PPCellular,PQ50型)的力学及介电参数，测得其压电系数d33约为18pC/N.经合理的压力膨化工艺处理后，其d33可增加至367pC/N，比久负盛名的铁电聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)的d33高20倍以上，也高于压电陶瓷锆钛酸铅(PZT)的相应值.结合扫描电镜照片及根据PP蜂窝膜压电理论模型分析了这类空间电荷型非极性孔洞薄膜驻极体呈现高压电系数的结构和物理根源. 关键词： 聚丙烯蜂窝膜 压电性 介电谐振 压力膨化处理     

氟聚合物压电驻极体的压电性及其电荷的动态行为

描述了一种可控微结构的多孔聚合物压电功能膜的制备方法,讨论了采用该工艺制备的聚四氟乙烯(PTFE)和全氟乙丙烯共聚物(FEP)复合膜压电驻极体的压电性能及其热稳定性.通过等温压电系数衰减和短路热刺激放电(TSD)方法,研究了氟聚合物复合膜压电活性热稳定性改善的根源,以及脱阱电荷输运和复合的特性.结果表明,这类氟聚合物压电驻极体膜的准静态压电系数d₃₃可高达2200pC/N;压电系数d₃₃的压强特性在直到20kPa的压强范围内呈现良好的 关键词： 氟聚合物 压电驻极体 热稳定性 电荷动态特性     

聚四氟乙烯和氟化乙丙烯共聚物复合膜的压电性

以多孔PTFE膜为骨架,而以致密（非多孔）FEP膜为储电介质层的孔洞结构复合压电驻极体膜的制备方法.利用正压电效应,测量了复合膜的准静态压电系数d₃₃;研究了压电系数的热稳定性和复合膜中空间电荷的动态特性;并通过介电谐振谱的分析,比较了这类复合膜的准静态和动态压电系数.结果表明：FEP和PTFE复合膜压电驻极体的准静态压电系数d₃₃可以达到300 pC/N.经90℃老化20 h 后的d₃₃仍保持在初 关键词： 压电驻极体 压电性 多孔聚四氟乙烯 致密氟化乙丙烯共聚物     

界面极化注极聚丙烯薄膜驻极体的电荷存储特性研究

本文报道一种基于双层介质界面极化机理的新型驻极体注极技术: 借助辅助层对PP薄膜进行注极. 采用表面电位测试方法考察了注极温度、注极电压对所获PP薄膜驻极体电荷存储性能的影响, 并利用热刺激放电技术研究了其高温电荷存储性能, 同时测试了PP薄膜驻极体在X和Y方向的静电场分布. 结果表明: 界面极化注极是一种比电晕注极更为优异的驻极体形成方法. 在一定温度下, 驻极体表面电位随注极电压的增加而增加, 而且两者呈线性关系, 这一结果与注极过程的电荷积聚方程的分析完全一致. 注极温度的影响研究表明, 在保持注极电压不变(注极电压范围为0.5–3.0 kV)的情况下, 温度低于75 ℃时, 温度的变化对于注极效果的影响不明显; 当注极温度大于75 ℃ 时, PP薄膜驻极体的表面电位随注极温度的增加而增加. 表面电位随时间的变化研究表明, PP薄膜驻极体具有良好的电荷存储稳定性. 对其表面电位分布的测试表明, 界面极化注极所形成的PP薄膜驻极体呈现均匀的静电场分布.     

Polarity reversal charging of polypropylene films under DC corona discharge

In this paper, a needle–plane electrode system and polypropylene (PP) films were used to study the DC corona charging of polymers. It was found that the charges injected into the PP films sometimes show different polarity to the applied DC voltage, called polarity reversal charging, which may results in invalidation charging. The pulsed electro-acoustic (PEA) space charge measurement showed that charges of different polarities have been injected into the PP films’ bulk, simultaneously. From these results, a mechanism of two charging processes of high-field injection and return-stroke injection has been introduced here. We presumed that the return-stroke injection can be boosted with the increase of corona voltages and thus reduces the net charge as well as even change the polarity of charges injected.     

一种测量切向压电常数d15的新方法

本文提出了测量压电材料切向压电常数d₁₅的一种新方法—准静态法。有限元仿真分析表明了测量原理的正确性。方法利用设计产生切向力的专用夹具,在普通的准静态d₃₃仪上,就可方便,快捷,准确地测量大多数压电材料的切向压电常数d₁₅。     

Pseudospark produced pulsed electron beam for material processing

An intense pulsed electron beam produced by a pseudospark discharge is used for material processing. The electron beam propagates in a self-focused manner in the background gas. Hardly 12 ns after the beginning of the discharge the fraction of space charge neutralization is about 96%. To sustain the neutralization effect high energy electrons (E <500 keV) are accelerated in radial direction at the beam head, due to strong electric field gradients. At current maximum the beam pinches due to its own magnetic field. At peak current of 400 A and charging voltage up to 16 kV power density reaches 10⁹ W/cm ² on the target surface. Some results of copper thin films are presented. Due to the high expansion velocity of 10⁴ m/s of the ablated target material a copper-matrix has been masked     

伸缩-剪切模式自偏置铌酸锂基复合材料的磁电性能和高频谐振响应

选用多种切型铌酸锂(LiNbO_3)单晶,研究了铁基非晶合金(Metglas)/LiNbO_3叠层复合材料基于伸缩-剪切模式的磁电耦合性能,揭示了铌酸锂单晶压电系数与复合材料剪切磁电耦合系数的对应关系,在使用铌酸锂xzt/30~?切型时得到了最优化剪切磁电系数.通过SrFe12O19薄磁带提供偏置磁场,Metglas/LiNbO_3磁电复合材料可在没有外加直流磁场时实现剪切磁电响应,并在0.991 MHz和3.51 MHz频率时分别测出了谐振磁电系数,有望将铌酸锂基剪切磁电复合材料用于高频磁场探测.     

充电参数对聚丙烯蜂窝膜驻极体压电性的影响

通过接触法充电、恒压电晕充电，以及开路热刺激放电技术，对充电参数(例如充电电压，充电时间和充电温度等)对聚丙烯蜂窝膜(PP cellular)驻极体的压电性及其热稳定性的影响的研究，并从孔洞型薄膜压电体的材料结构和理论模型出发，讨论了这些参数对其影响的原因，分析了与压电活性密切相关的空间电荷的动态特性.结果表明，合理地优化充电参数，能使这类呈闭合孔洞的聚合物蜂窝膜驻极体的压电性及其稳定性得以改善，为拓宽这类新型压电功能膜应用领域，推动其产业化进程提供了一定的理论和技术依据. 关键词： 聚丙烯蜂窝膜 压电性 充电参数 电荷输运     

热膨胀处理的聚丙烯蜂窝膜驻极体的压电性

研究了两种商用聚丙烯蜂窝膜(PPCellular)(EUH75和SHD50)的压电性.通过热膨胀技术处理测得上述两种商品膜的压电d33系数分别可达219pC／N和196pC／N.它们比未经处理的样品提高了约两个数量级，而比著名的铁电聚合物PVDF高出一个数量级以上.在强介电气体六氟化硫(SF6)中用高达60kV的电晕电压对EUH75和SHD50样品充电后，讨论了对其压电d33系数的影响的明显差异及其差异的结构根源. 关键词： PP蜂窝膜 压电性 热膨胀技术 介电气体