聚偏氟乙烯〔Polyvinylidene Fluoride,簡稱PVDF〕是一種具有優秀壓電性能材料,其特殊分子結構、物理特性使其于傳感器、換能器還有能量收集行業得到大量用途。PVDF壓電效應引發源于其極性晶體結構及電偶極矩變化。
PVDF分子由碳、氫、氟三種原子組成,其主鏈為全氟化結構,側鏈帶有極性基團。于未極化狀態下,PVDF屬于α晶型,分子排列無序,整體出現非極性。然而,于高溫下拉伸或施加電場后,PVDF會轉變為β晶型,此時分子鏈沿某一方向取向排列,形成有序電偶極矩。這種有序排列使得PVDF含了壓電效應基礎條件——當外界機械應力作用于PVDF時,分子間相對位移會導致電偶極矩有變化,從而于外電路中引發電壓;反之,當外加電場時,PVDF也會有形變,這就是逆壓電效應。
PVDF壓電特性還和其柔性有關,它能夠于較大變形范圍內保持穩固壓電輸出,這使得它非常適合用于可穿戴設備、聲學器件要高靈敏度和柔性場景。另外,PVDF材料還具有優良化學穩固性、耐高低溫性、生物相容性,進一步拓寬了其用途行業。PVDF憑借其特殊壓電性能,成為現代智能材料研究中很大組成部分。
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