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聚偏氟乙烯(PVDF)压电膜

聚偏氟乙烯(PVDF)压电膜是本世纪70年代在日本问世的一种新型高分子压电材料。到目前为
止,世界上只有少数先进国家生产。锦州科信电子材料有限公司以清华大学为技术依托,成功地
实现了PVDF压电膜国产化批量生产。它具有独特的介电效应、压电效应、热电效应。与传统
的压电材料相比具有频响宽、动态范围大、力电转换灵敏度高、机械性能强度高、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
积不等的片或管等优势。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、地质勘探等技术领域应用十分广泛。产品主要有金、
银、铝三个品种,膜厚30—500μm,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、智能探测的新型换能材料。
性能及特点:
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
振动的谐频率很高,可以得到较宽的平坦响应,频响宽度远优于普通压电陶瓷换能器;电容值高,
可以采用低淙胱杩沟囊瞧髯鞯推到邮铡?SPAN lang=EN-US>PVDF
压电膜优点如下:

(1) 良好的工艺性。可用现有设备进行加工;
(2) 能制作大面积的敏感元件;
(3) 频带响应宽(0~500MHz);
(4) 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;
(5) 具有高冲击强度(可使用于冲击波的传感器中);
(6) 耐腐蚀性(在活性介质中使用时这种性能是必需的);
(7) 相对介电常数较低;相应较高的压电常数值d33(约比其它压电材料高一个数量级以上)
和热信号灵敏度(p/ε)值;
(8) 与压电陶瓷相比有更低的导热性; 并能制得更薄的薄膜;
(9) 柔软坚韧(PVDF的柔顺系数约为PzT的30倍,并且轻(比重只有PzT的1/4左右); 能制成
所需的各种较复杂的形状(锥形、穹顶形等),可使用在需要具有特殊定向的元件中。
总的来说:PVDF压电膜比石英、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压电膜品种技术规格:

1、感观要求:
项 目 指 标
色泽 有金属光泽,基本一致
包泡、穿孔 不允许
划痕、皱纹 不允许有明显划痕及皱纹(划痕及皱纹程度见标样)
斑点 距膜面300mm目测,无肉眼可见斑点

2、规格要求:
项 目 规 格 允许公差
长 度 ≤270 0~15%
宽 度 ≤200 0~15%

厚 度
≥0.020≤0.050 ±5%
≥0.050≤0.100 ±5%
≥0.100≤0.200 ±5%
≥0.200≤0.500 ±3.5%
注:长度、宽度可根据用户要求调整。
PVDF压电膜主要技术性能指标:

项 目 指 标
压电常数d33 18—32 PC/N
对介电常数ε/ε0 9—13 (IKHZ)
声速с 2000 m/s
机电耦合系数к33 10—14 %
体积电阻率p 1013 Ω.cm
热释电系数p 40 c/cm2.k
探测灵敏度(4HZ) 1011 m.HZ1/2/W
使用温度T -40~80℃

应用领域
PVDF压电膜的用途很广泛,可制成多种换能器应用于工业生产、医疗行业、日常生活以及军事
领域。具体应用请详见下表:
类 别 性 能 应用范围

音频换能器 利用PVDF压电膜的横向压电性 麦克风、噪声消声麦克风、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压电膜的横向压电性 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,室温下,500MHz以内频
率都可产生有用的信号

超声发送及接收器、无损检测换能器、
成象阵列、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压电膜的热电性 红外探测器、摄像仪、红外可见光转换器、影印机、反向检出器、激光功
率计、火灾探测器、防盗报警器

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