PVDF(Polyvinylidene fluoride,聚偏氟乙烯)壓電薄膜作為一種新型高分子壓電材料,由其制成的傳感器具有靈敏度高、頻帶寬、聲阻抗低、電壓輸出高和可加工成特定形狀等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。本文對(duì)鍍銀PVDF壓電薄膜的基本力學(xué)性能,不同溫度場下的振動(dòng)特性和不同厚度薄膜的壓電效應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究與分析,具體研究內(nèi)容及結(jié)論如下:首先,選用了厚度分別為40μm、64μm和122μm(上下表面鍍銀層均為6μm)的PVDF壓電薄膜,利用纖維拉伸試驗(yàn)機(jī)對(duì)其平行分子鏈方向(1方向)和垂直分子鏈方向(2方向)分別進(jìn)行拉伸力學(xué)性能測(cè)試,獲得了相應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。試驗(yàn)結(jié)果表明:在彈性階段,兩個(gè)方向的力學(xué)性能較為接近,但進(jìn)入塑性階段,兩個(gè)方向的力學(xué)性能差異明顯,表現(xiàn)出強(qiáng)烈的各向異性。其次,制作了厚度分別為40μm、64μm和122μm的PVDF懸臂梁試樣,利用非接觸式振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng),測(cè)試了其在不同溫度場下的振動(dòng)特性,并獲得了其一階固有頻率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:PVDF懸臂梁的一階固有頻率隨著溫度增加而減小,在初始升溫階段,頻率值下降較為緩慢,而當(dāng)溫度升高到一定值時(shí),頻率值下降較快,同時(shí),PVDF壓電薄膜厚度越小,其固有頻率受溫度影響越大。最后,基于非接觸式振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng),對(duì)PVDF壓電薄膜的壓電效應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。三種不同厚度PVDF懸臂板壓電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:電壓-頻率曲線與幅頻響應(yīng)曲線具有很好的一致性,且輸出電壓峰值對(duì)應(yīng)的激勵(lì)頻率與PVDF懸臂板共振頻率一致,表明PVDF壓電傳感器輸出電壓與輸入應(yīng)變具有很好的線性關(guān)系,適宜于應(yīng)變測(cè)量,且厚度較小的PVDF壓電薄膜靈敏度較高。本文對(duì)PVDF壓電薄膜的基本性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究與分析,為PVDF壓電傳感器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐,具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O484.4
【部分圖文】：

基于此，本文對(duì) PVDF 壓電薄膜的基本性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研過實(shí)驗(yàn)研究為 PVDF 傳感器的設(shè)計(jì)與制作提供參考與指導(dǎo)，以滿足不同的應(yīng)用，具有重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。VDF 壓電薄膜基本特性PVDF 壓電薄膜分子結(jié)構(gòu)69 年日本科學(xué)家 Kawai 發(fā)現(xiàn)極化的含氟聚合物：聚偏氟乙烯（PVDF）有電效應(yīng)[15]。自此，作為一種新型壓電材料，許多研究者對(duì)其進(jìn)行了廣泛的DF 是一種半晶體聚合物，其分子鏈由-CH2-CF2-單元重復(fù)排列而成，氟子分別處于碳鏈的兩邊，其分子結(jié)構(gòu)如下圖 1-1 所示。PVDF 常見的分子，分別為 ，β，γ， ，以 β 相的壓電性能最好。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)有正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)[22]。當(dāng)在壓電材料某一方向施加外力變形時(shí)，在其相對(duì)的兩個(gè)表面上會(huì)產(chǎn)生極性相反，大小相等的電荷，當(dāng)去后其又恢復(fù)為不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象叫做正壓電效應(yīng)。相反，如若給壓加一個(gè)電場，壓電材料便會(huì)產(chǎn)生變形，而去掉電場后其又恢復(fù)變形，這種逆壓電效應(yīng)。其示意圖如下圖 1-2 和 1-3 所示：

壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)有正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)[22]。當(dāng)在壓電材料某一方向施加外力變形時(shí)，在其相對(duì)的兩個(gè)表面上會(huì)產(chǎn)生極性相反，大小相等的電荷，當(dāng)去后其又恢復(fù)為不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象叫做正壓電效應(yīng)。相反，如若給壓加一個(gè)電場，壓電材料便會(huì)產(chǎn)生變形，而去掉電場后其又恢復(fù)變形，這種逆壓電效應(yīng)。其示意圖如下圖 1-2 和 1-3 所示：圖 1-2 正壓電效應(yīng)
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 劉杰坤;馬修水;馬勰;;激光多普勒測(cè)振儀研究綜述[J];激光雜志;2014年12期

2 徐森林;劉學(xué)飛;孫攀;崔岢;;壓電傳感器前置放大電路分析[J];物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);2013年02期

3 劉大彪;何玉明;胡鵬;丁華明;唐旭濤;李召;;單纖維微拉伸力學(xué)性能測(cè)試與分析[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2012年01期

4 具典淑,周智,歐進(jìn)萍;PVDF壓電薄膜的應(yīng)變傳感特性研究[J];功能材料;2004年04期

5 王代華,周德高,劉建勝,黃尚廉;PVDF壓電薄膜振動(dòng)傳感器及其信號(hào)處理系統(tǒng)[J];壓電與聲光;1999年02期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 任程誠;基于PVDF壓電薄膜的脈博傳感器設(shè)計(jì)[D];大連理工大學(xué);2011年

2 王楊;結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的PVDF動(dòng)態(tài)特性分析和無線傳感器研究[D];大連理工大學(xué);2010年

3 王冠華;用于足部運(yùn)動(dòng)力學(xué)測(cè)試的PVDF生物力學(xué)傳感器系統(tǒng)研究[D];昆明理工大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2883612