铁电——驻极体复合材料的传导性和热电驰豫效应

研究了未极化的0—3模式、不同体积比的 TGS—PVDF 复合膜0℃至75℃的传导性和极化后的复合膜在0℃和30℃下的热电驰豫效应。发现复合膜中 TGS 与 PVDF 的耦合对复合膜的传导性和热电驰豫有影响,体积比约1∶1时影响较显著。复合膜的热电驰豫遵从 t~(1/2)规律,是空间电荷的驰豫效应。复合膜中耦合相实质上是组成复合材料的两相物质界面附近被束缚的局域空间电荷效应。     

不同力和温度对PVDF压电薄膜压电系数的影响

为揭示在不同力和温度条件下PVDF压电薄膜介电常数的特性,利用MTS伺服液压试验机和分离武Hopkinson压杆装置对PVDF压电薄膜施加了不同形式的载荷,试验采用的温度是在293-363 K之间.为将PVDF 压电薄膜所感受的电荷量转成电压.制作了源跟随测量电路,问接获得压电系数D33.结果表明:(1)低噪声源跟随电路可有效测量PVDF 薄膜输出;(2)PVDF压电薄膜的压电系数D33对温度很敏感;(3)D33值在加载初始阶段波动很大,所以实际应用中应给PVDF提供一个预压载荷,以确保有一恒定的压电系数D33;(4)当压载荷沿倾斜方向作用在PVDF 表面时,由于有剪切力作用,D33 值会随着倾斜角的变化发生显著改变;(5)PVDF 薄膜具有很宽的频响,更适用于测定不同载荷条件下的侵彻或冲击等动态载荷.     

微米CaCu_3Ti_4O_(12)对PVDF复合材料的微结构与介电性的影响

通过溶胶凝胶—燃烧法制备CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)微米颗粒,并通过溶液涂覆法制备CCTO/PVDF微米复合材料。利用XRD和DSC对CCTO/PVDF复合薄膜样本进行物相分析和热分析,研究CCTO添加剂对PVDF材料的微结构与介电性能的影响。XRD分析表明,CCTO微米颗粒破坏PVDF的分子链结构,从而形成CCTO和PVDF两相复合体系,且CCTO相结构保持良好。DSC分析表明,CCTO微米颗粒略提高PVDF的熔融温度(166. 2℃)而降低其结晶程度。介电谱测试结果表明,CCTO微米颗粒显著增强PVDF的介电常数。CCTO/PVDF-15vol.%复合材料的介电常数为13. 5(100Hz),是纯PVDF的1. 69倍,并且保持较低的介电损耗(0. 04)和电导率(3. 01×10-11S/cm)。     

PVDF增强咪唑功能化聚芳醚酮膜的制备与研究

研究了一种新型耐高温聚合物电解质膜的制备方法.以聚偏氟乙烯(PVDF)为增强材料,以甲基咪唑功能化聚芳醚酮(MeIm-PAEK)为基体材料,通过两者共混制备了具有较高电导率和良好尺寸稳定性的膜材料,并研究膜材料组分对膜材料性能的影响.¹H NMR 证实了咪唑基团的接枝成功.磷酸掺杂实验表明:甲基咪唑的功能化,使MeIm-PAEK膜具备较强的吸附磷酸能力;随着咪唑基团接枝度的增加,MeIm-PAEK膜的磷酸掺杂含量显著增加.通过与PVDF复合,显著地改善MeIm-PAEK膜在高温下、高浓度磷酸掺杂后的尺寸稳定性.70MeIm-PAEK/PVDF复合膜经85%磷酸溶液掺杂后,膜材料的磷酸掺杂质量分数为226%,体积溶胀率为248%,180℃不加湿条件下的电导率为0.141S/cm,适合做高温聚合物电解质膜材料.     

三明治结构PVDF电介质材料的设计及性能研究

实验将MXene/PVDF(聚偏氟乙烯)(A)作为介电增强相,将BN(氮化硼)/PVDF(B)作为击穿增强相,交替涂膜制成三明治(ABA型)结构PVDF复合电介质材料。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射(XRD)对复合电介质薄膜的结构、形貌以及填料的分散状态进行了表征,并着重研究了材料的介电性能及储能特性。结果表明:三明治结构电介质材料能协调介电与击穿之间的矛盾,起到协同增强电介质材料储能密度的效果。其中,A_(2.5)B_2A_(2.5)型PVDF复合电介质材料的介电常数达25.1(100Hz下),是纯PVDF的2.5倍,介电损耗仍保持较低水平(tanδ=0.03);此外,与MXene/PVDF 2.5wt%单层膜相比,其击穿强度提升了2倍(110.28MV·m~(-1)),储能密度提高了201%(1.35J·cm~(-3))。     

优质硒酸三甘氨酸单晶的生长和性质

研究了TGSe 单晶原料合成条件,发现硒酸中的少量亚硒酸是溶液中析出硒的根源。利用H_2O_2处理含亚硒酸的溶液,可使其全部转化成硒酸。还报导了TGSe 优质单晶的生长条件和它的介电、热电性能。在使用温度低于15℃条件下,它是一种优于TGS 的良好材料。     

PVDF基含氟聚合物压电传感器声发射性能

为研究PVDF基含氟聚合物膜压电性能并用于声发射传感器,系统比较了不同VDF含量的P(VDF-TrFE)共聚物和单向拉伸的PVDF膜在结晶、介电、铁电和压电性能方面的差异。首先采用溶液流延法制备了P(VDF-TrFE)和PVDF膜;然后使用XRD和DSC等相关设备分析膜的晶型,并利用宽频介电频谱仪和铁电测试仪分别比较了不同P(VDF-TrFE)与PVDF膜的介电性能和高电场下的电极化性能;最后构建了一种模拟声发射和接收性能的传感器测试装置,对压电传感器进行了基于断铅声发射信号测试。结果表明,和其它样品相比,P(VDF-TrFE) 80/20 mol%膜在200 MV?m~(-1)下具有最高的剩余极化值(P_r=11.4μC·cm~(-2)),极化后产生较大的压电应变常数(d_(33)=-25 pC·N~(-1)),最大断铅信号接收峰值电压达到14 mV,表现出良好的声发射电信号接收响应。此外,此P(VDF-TrFE) 80/20 mol%膜具有较高的Curie温度点(T_c=135.7℃),说明此样品具有更宽的服役温度范围。综上分析,P(VDF-TrFE)含氟聚合物膜铁电和压电性能优于拉伸PVDF膜,可作为优异的声发射传感器材料,该研究也为其后续在压电传感器方面推广应用提供了参考。     

压电膜中聚偏二氟乙烯β相形成和含量提高的研究进展

聚偏二氟乙烯(PVDF)作为一种优秀的聚合物压电材料能够达到工业或日常应用的需求,同时还具有优良的柔韧性、耐候性、耐冲击性和生物相容性,环境适应能力强,在压电应用领域拥有巨大的市场潜力。作为一种半结晶高分子材料,PVDF的压电性主要来源于其内部全反式TTTT构象的β相。因此,对PVDF的β相含量的提高是研究和提高PVDF压电性能的重要途径。本文旨在简要总结PVDF的β相形成和含量提高的主要策略,从原料选择、制备工艺和后处理方法等方面综述了影响PVDF中β相含量的因素,分析各种策略的优势与不足,并对未来发展趋势进行了展望。     

钛酸铋钠基陶瓷及其复合薄膜的制备与介电性能

采用固相法制备处于准同型相界附近的钛酸铋钠基(BNT(陶瓷0.88Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3-0.06BaTiO_3-0.06SrTi_(0.875)Nb_(0.1)O_(3 )(BNBT-STN),研究了其相结构、微观形貌和介电响应。材料形成均一的固溶体并表现出赝立方结构,通过修正的居里外斯公式拟合材料具有典型介电弛豫体特征。进一步,以柔性聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)为基体,BNBT-STN陶瓷颗粒为填充相,采用匀胶旋涂法制备了BNT/PVDF复合薄膜。扫描电镜表明纳米颗粒陶瓷填粉均匀分散在孔隙率很小的聚偏聚氟乙烯基体中,BNT和PVDF的界面通过BNT颗粒表面羟基中的H原子和PVDF的F原子以氢键结合。介电频谱揭示BNT/PVDF复合材料的介电常数和损耗随着频率的增加而下降。随着BNBT-STN含量增加,BNT/PVDF膜的介电常数线性增加,而介电损耗表现出先增加后减小的趋势。当复合量为40vol%时,材料的介电常数提高到47,同时损耗大幅度降低,表明BNT基复合PVDF材料在柔性电容应用上具有很大的潜力。     

废旧锂离子电池正极材料钴酸锂层状结构的活化研究

为了实现废旧锂离子电池材料的再利用,本文采用热重-差热分析法对废旧锂离子电池正板材料钴酸锂做了分析研究.根据它的热稳定,通过在400℃和600℃下保温,分别将粘结剂PVDF和碳粉除去,使其活化再生,并对其活化机理进行了讨论.通过XRD表征及分析,结果表明:失效的钴酸锂正极材料经过焙烧活化后,纯度较高,结晶度提高,晶体结构恢复成为规整层状结构,离子排列有序,有利于锂离子在晶体中有效嵌入和脱出.     

硫酸三甘肽(TGS)单晶的生长

硫酸三甘肽(NH_2CH_2COOH)_3·H_2SO_4简称TGS是1956年发现的一种铁电晶体。它具有较大的介电非线性和热电性,有可能为新技术提供很多方面的应用。对TGS单晶的培养和物理性质的研究曾引起人们很大的兴趣。近年来,特别是热电探测技术的发展,为TGS晶体的应用开辟了新的前景,对培养优质TGS及掺杂单晶的工作受到很大重视。本文就我们几年来培养TGS单晶的工艺和若干生长问题作一总结,并对TGS晶体的结构和性质作一简要介绍。     

聚偏氟乙烯粘结剂溶液干燥条件对锂电池用石墨负极附着力的影响

聚偏氟乙烯（PVDF）溶液的干燥条件对其结晶性、粘结强度有很大影响,对制备锂离子电池的电极材料亦有影响．为此,设计了一种薄膜剥皮试验来评估PVDF附着于石墨的机械强度;以XRD和电池循环来测量不同热处理条件下PVDF粘结剂的影响．结果表明,在高于PVDF熔点的温度处理的样品,PVDF具有更高的结晶性和附着力,从而改善了石墨电极的循环性能,还观察到前150次循环过程中的容量逐步上升现象．PVDF的逐渐溶胀被认为是出现该现象的原因．     

低热膨胀PVDF/PA11/SiC纳米复合材料的结构与性能研究

具有高度尺寸稳定性的聚合物材料在众多领域有着广泛的应用前景.文章以PVDF/PA11共混物为基体、以纳米SiC为填料制备具有低热膨胀性的三元高分子纳米复合材料,系统研究了纳米SiC对PVDF/PA11共混物结构和性能的影响.结果表明:通过熔融共混制备的该三元复合体系具有独特的阶层式构造,在PVDF和PA11这两相结构中,纳米SiC只选择性地分散在PA11相中,而PVDF相中分散有少量PA11的纳米微区;同时,SiC的加入也可引起PVDF/PA11共混物结构的变化.尤为重要的是,纳米SiC能有效的降低共混物的热膨胀性能,提高材料的拉伸强度和拉伸模量.     

用PVDF传感器测量梁的振动功率流

研究了在远场条件下 ,用PVDF传感器测量梁结构的振动功率流 用传统的加速度传感器测量振动功率流时 ,不可避免地产生有限差分误差 ,而PVDF薄膜是一种新型压电高分子材料 ,根据其积分特性 ,在理论上设计出两种形状的PVDF传感器 ,用它们测量功率流 ,结果中不会出现有限差分误差 通过试验验证了PVDF传感器测量梁结构振动功率流是可行的 试验结果表明 :PVDF传感器不仅可以精确地测量功率流 ,而且还能够直接得到测量点的位移 (速度或加速度 )、弯矩和剪力     

一种具有光催化活性的聚偏氟乙烯膜的制备及其表征

采用TiO2共混铸膜的方法,制备了TiO2改性PVDF膜.结果表明,以2％TiO2质量比掺杂,TiO2/PVDF的牛血清白蛋白膜通量和截留率可达PVDF膜的2.32和1.33倍;在模拟太阳光条件下,具有光催化降解模拟污染物甲基橙特性,反应120 min可实现10 mg/L浓度甲基橙的完全去除.这种光催化PVDF膜制备技术为膜分离材料的开发提供了有益的参考.     

新型复合膜的制备及其对Cd~(2+)的吸附选择性研究

利用聚偏氟乙烯作为壳聚糖膜骨架材料,同时引入分子印迹技术,合成Cd~(2+)印迹壳聚糖/聚偏氟乙烯复合膜(CTS(Cd~(2+))/PVDF).通过正交试验设计与分析,得到合成CTS(Cd~(2+))/PVDF复合膜的最佳工艺条件,CTS溶液浓度为24 g/L,PVDF溶液浓度为10 g/L,二者体积比为1∶2.5.将CTS(Cd~(2+))/PVDF复合膜与CTS/PVDF、CTS、PVDF等高分子膜进行对比研究,利用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定膜的吸附容量和吸附选择性,电子拉力试验机表征膜的机械性能.结果表明,CTS(Cd~(2+))/PVDF具有较高的Cd~(2+)吸附能力和吸附选择性,较强的抗拉强度.     

利用PVDF设计两维简支结构声辐射模态传感器

PVDF(polyvinylidenefluoride聚偏氟乙烯 )是一种新型的压电高分子材料 ,它不仅密度低 ,而且具有较强的压电性 ,机械性、可塑性好等特点 用特定形状的PVDF薄膜作为误差传感器 ,将它贴在结构体表面上时 ,对系统产生很小的影响 笔者在声辐射模态理论以及两维分布式压电传感器方程的基础上 ,利用PVDF独特的积分特性 ,以简支矩形板为例 ,设计了PVDF压电薄膜传感器用于测量简支板第一、二阶声辐射模态伴随系数 并在理论上进行数值分析比较可知 ,这种特定形状的PVDF薄膜作为误差传感器是可行的     

PVDF/TiO_2纳米复合薄膜的电学性能研究

利用Bruggenman介质模型和多壳模型定量分析了球形TiO2纳米颗粒在PVDF聚合物中分布的体积分数与颗粒尺寸对复合薄膜电学特性的影响规律。分析结果表明,TiO2纳米颗粒体积分数为5%时即可获得较好的分布参数。通过宽带介电谱测试实验对PVDF/TiO2纳米复合材料的电学性能进行了表征。根据该电学性能分析结果,探讨了纳米颗粒与聚合物之间的界面效应对PVDF/TiO2纳米复合材料的电学性能的影响。实验结果表明,TiO2的添加提高了材料的极化能力,使材料获得了较大的介电常数,同时降低了介电损耗,对材料的阻抗影响不大,减小了材料的漏电流。     

孔洞结构聚合物驻极体的储电性和压电性

电极化的孔洞结构聚合物薄膜同时具有铁电材料(极化弛豫以及与极化相耦合的其它物理量的弛豫)和驻极体(存在过剩电荷)的特点,被命名为铁电驻极体(ferroelectret),是一类新型的机电传感器材料.这种材料的压电活性源于沉积在内部孔洞上下两壁极性相反的空间电荷和材料的孔洞结构.它除具有与压电陶瓷相当,甚至更高的压电d33系数(准静态d33高达1400pC/N,比铁电聚合物PVDF及其共聚物P(VDF/TrFE)的d33高出近二个量级)以外,还拥有聚合物的柔顺性、可大面积成膜、低成本、低电容率以及与空气和水相匹配的低声阻抗等突出特性.可以说,这种新型压电材料组合了压电陶瓷和铁电聚合物的各自优势,必将在通讯、保安、控制、医疗及军事等领域有广阔的应用前景.作者综述电极化孔洞结构聚合物薄膜的制备方法,电极化工艺,压电性,理论模型,应用前景,发展现状及其展望.     

通过PVDF测量简支梁声辐射模态伴随系数

PVDF（Polyvinylidene fluoride,聚偏氟乙烯）是一种新型的压电高分子材料,它具有独特的压电效应,近年来受到人们广泛关注,笔者在声辐射模态理论及一维分布式压电传感器输出电压方程基础上,利用PVDF独特的积份特性,以简支梁为例,通过设计PVDF压电薄膜传感器的形状,测量了简支梁第一、二阶声辐射模态伴随系数,并对实验数据进行了分析比较。