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理学院
P(VDF-TrFE)压电膜及树脂化学合成技术
来源: 日期:2017年08月06日 20:51 点击数:

负责人:张志成

联系电话:029-82668546

E-mail:zhichengzhang@mail.xjtu.edu.cn

所在学院:理学院

本项目涉及一种新型P(VDF-TrFE)压电聚合物材料的制备技术,采用P(VDF-CTFE)为原料,通过氢化还原方法制备相应的P(VDF-TrFE)。该方法采用的化学试剂及其副产物无毒无害、反应条件温和、工艺条件和反应装置简单、聚合物后处理简单、适合制备高纯度的聚合物材料。采用该方法制备的压电材料与直接共聚的P(VDF-TrFE)压电性能相当,由于该聚合物薄膜制备工艺简单,可以采用简单的溶液或者熔体流延等方法直接制备,无需机械拉伸即可形成压电性能优良的薄膜,因此比PVDF压电薄膜的制备工艺有很大优势。

表1实验室P(VDF-TrFE)厚膜性能参数

性能

单位

参数

备注

机械强度

MP

60

杨氏模量

GPa

2.3

密度

Kg/m3

1890

声阻抗

Mray1

4.0

相对介电常数(εr)

10

1KHz

压电常数(d33)

pC/N

≤-25

压电常数(d31)

pC/N

≥20

品质因数(Tanδe)

0.018

机电耦合系数(Kt)

~0.25

绝缘电阻

Ω

500M

工作温度

oC

-40~80

聚合物压电材料主要用于机械能-电能转换,在军事上利用压电聚合物的特点,研制运用其它现行技术难以实现的、而且具有特殊电声功能的器件,如抗噪声电话、宽带超声信号发射系统等。如用于水下探测的大面积传感器阵列和监视系统等,随后应用领域逐渐拓展到地球物理探测、声波测试设备等方面。也可以生产电声器件麦克风、立体声耳机和高频扬声器。压电聚合物换能器还可应用于生物医学传感器领域,尤其是超声成像中,获得了最为成功的应用、PVDF薄膜优异的柔韧性和成型性,使其易于应用到许多传感器产品中。

目前市场上PVDF压电薄膜的价格大约为600元/片(150mm*150mm,厚度为30微米,以2g PVDF计),PVDF目前市场价格为250-300元/kg,因此PVDF材料本身的成本几乎可以忽略不计,也说明了其拉伸技术难度在PVDF压电薄膜成本中所占比例。而采用我们的技术制备的P(VDF-TrFE)成膜无需拉伸,因此厚度可以从几个微米到几百个微米可调,同时,我们的原材料为P(VDF-CTFE)其价格稍高于PVDF,大约为400-500元/kg,转化为P(VDF-TrFE)后价格可以控制在600元/kg,大约为PVDF的两倍,但是其成膜工艺简单、设备投入小、技术难度低等优点则可以大幅度降低其薄膜加工中的成本,因此,与PVDF相比,P(VDF-TrFE)压电薄膜有价格优势。

本项目包括聚合物原材料的制备以及后续压电薄膜的制备两个部分,合作方式可以是一次性技术转让,也可以是合作生产,无论哪种方式,我方均负责到生产出性能合格的P(VDF-TrFE)聚合物压电薄膜。


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