【摘要】：相比于彎板傳感器、電容傳感器、光纖傳感器和普通的壓電陶瓷傳感器,PVDF(Polyvinylidene fluoride,簡稱PVDF)壓電薄膜傳感器因其具有質(zhì)輕、柔性好、耐腐蝕、易成型、無鉛環(huán)保、能適應(yīng)高溫/嚴寒等惡劣天氣等特點,在智能交通動態(tài)稱重領(lǐng)域展示出獨有而廣闊的應(yīng)用前景。然而,目前廣泛用于智能交通動態(tài)稱重系統(tǒng)的PVDF壓電薄膜材料普遍存在因其壓電性能低所導(dǎo)致的測量準確性差等制約其發(fā)展與應(yīng)用的瓶頸性難題。為此,為提高動態(tài)稱重系統(tǒng)的測量精度,本文從PVDF壓電薄膜性能研究出發(fā),采用模擬仿真與實驗研究相結(jié)合的手段,探討填料的含量/形狀/取向情況等材料參數(shù)及拉伸比/溫度/速率等各種拉伸工藝對PVDF壓電薄膜壓電性能的影響規(guī)律,旨在詮釋PVDF薄膜壓電性能的提升機理,從而制備出可用于智能交通動態(tài)稱重系統(tǒng)的高壓電性/高測量準確度的PVDF壓電薄膜材料。具體工作如下:利用Comsol Multiphysic軟件建立了 PVDF/PZT(鋯鈦酸鉛壓電陶瓷,簡稱PZT)單元體積模型,并利用該模型對不同填料含量、形狀及取向度的PVDF/PZT復(fù)合材料進行仿真與對比分析,結(jié)果表明,隨著PZT含量的增加能夠有效的提高復(fù)合材料薄膜的壓電性能。同時,仿真結(jié)果還表明球狀的PZT比管狀的PZT更加有利于提高復(fù)合材料的壓電性能。適當提高填料PZT的取向度有利于增強復(fù)合材料的壓電性能,但是當取向度大于0.37時,復(fù)合材料薄膜的壓電性能隨取向度的增加而減小。為探究拉伸工藝對PVDF壓電薄膜壓電性能的影響規(guī)律,制備了 PVDF壓電薄膜試樣,并研究了不同拉伸比、拉伸溫度及拉伸速率對PVDF壓電薄膜壓電性能的影響規(guī)律。實驗結(jié)果表明,拉伸能夠有效促進PVDF內(nèi)部α晶型向β晶型轉(zhuǎn)化。拉伸時適當?shù)母邷啬軌蛟鰪奝VDF薄膜內(nèi)部分子的活性,使PVDF薄膜內(nèi)部β晶型的含量增加,當溫度過高時,又會影響其結(jié)構(gòu)的變化,使其壓電性能降低。拉伸速率在一定程度上也會影響PVDF壓電薄膜的壓電性能,這是因為較高的拉伸速率能夠有效的促進薄膜內(nèi)部β晶型的轉(zhuǎn)變。
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ＷＩＭ系統(tǒng)埋在道路之下，占地面積小，不會影響其他交通設(shè)施，因此在實際的逡逑應(yīng)用中，，ＷＩＭ系統(tǒng)比靜態(tài)稱重系統(tǒng)具有更大的優(yōu)勢，據(jù)統(tǒng)計，利用動態(tài)稱重檢查出逡逑的車輛超載率高達３０％，遠遠高于靜態(tài)稱重系統(tǒng)。圖１．１和圖１．２分別為目前較常見逡逑的靜態(tài)與動態(tài)稱重系統(tǒng)／秤。逡逑渝義賢跡保澹卑滄霸謔輾顏窘詿Φ木蔡渝甕跡保舶滄霸諑訪嬪系畝浦叵低沖義希插義

本文編號：2671708