注極條件對全氟聚合物THV駐極體的電荷存儲及壓電性能的影響研究.pdf

1、隨著電子技術(shù)的發(fā)展，微型電子設(shè)備體積越來越小，功耗越來越低，且需要長時間獨立工作，它們所需要的能源也發(fā)生了一些變化。傳統(tǒng)的供電方式無法有效地為微型電子設(shè)備提供能量。駐極體式微型發(fā)電機可以有效收集存在于周圍環(huán)境中的結(jié)構(gòu)振動能，可為小型、低功耗電子設(shè)備供電，但對其研制處于起步階段，其輸出功率尚無法滿足實際應(yīng)用的需求。要解決的關(guān)鍵問題是需要表面電荷密度高、穩(wěn)定性好的高性能駐極體材料。本文在綜述現(xiàn)有駐極體材料研究成果的基礎(chǔ)上研究了四氟乙烯、六氟

2、丙烯、偏氟乙烯三元共聚物TH V駐極體的電荷存儲性能和壓電性能，并探究了四氟乙烯、六氟丙烯和偏氟乙烯不同組分比對TH V薄膜駐極體性能的影響。本文的主要研究內(nèi)容與取得的結(jié)果如下：
　　（1）采用高溫熔融熱壓方法制備了四氟乙烯、六氟丙烯和偏氟乙烯不同組分比的THV221、THV500和THV815薄膜材料。
　?。?）研究了熱極化溫度對THV薄膜駐極體的電荷存儲性能的影響。結(jié)果表明，THV221的電荷存儲性能較差；對THV50

3、0和TV815而言，極化溫度在熔點附近時電荷存儲性能較好，極化溫度偏離熔點較大時電荷存儲性能明顯下降。
　　（3）研究了熱極化電場強度對 THV薄膜駐極體的電荷存儲性能的影響。結(jié)果表明，在不同極化電場條件下，不同組分比的THV呈現(xiàn)不同的電荷存儲性能。對THV221而言，任何極化電場條件下，表面電位很低。對 THV500而言，均形成同號電荷駐極體，極化電場在8-10MV/m之間時，THV500的電荷存儲性能最佳。對 THV815而言

4、，極化電場大于等于25MV/m時，形成同號電荷駐極體，電荷存儲性能較好；極化電場降至15MV/m以下時，形成異號電荷駐極體，在11M V/m達到最佳。
　　（4）研究了熱極化充電方法形成的THV材料的壓電性能。結(jié)果表明，THV221和THV500具有良好的壓電特性，THV815壓電性能較差。THV221的壓電系數(shù)d33最高可達235pC/N，THV500最高可達330pC/N，而THV815最高僅為30pC/N。
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5、熱極化溫度對THV221和THV500薄膜駐極體壓電性能的影響研究表明，壓電性能與極化溫度有明顯的相關(guān)性。在熔點以下，熱極化溫度越高，THV221和 THV500壓電系數(shù)越高，接近熔點時達到最高。
　　（6）在不同極化電場下對THV221和THV500的研究結(jié)果表明，壓電系數(shù)隨極化電場的增加而增加。當(dāng)極化電場達到8.1MV/m時，THV221壓電系數(shù)達到最高；當(dāng)極化電場高于10MV/m后，THV500壓電系數(shù)達到最高且基本保持恒定