Piezotech® 压电薄膜技术资料
来源：Piezotech 官方提供日期：2022/03/19 15:16 浏览：
1. 压电与热电效应
自1880年居礼兄弟(Jacques 与 Pierre Currie)从简单不对称的晶体发现压电效应，引起大量关注与讨论。「压电」一词源于希腊语，具有压力的涵义。当某些特定材料受机械应力作用时，会在其表面产生与应力成等比例之电荷，相反地，当这些材料被施加电位差时，则发生机械形变，称此效应为压电效应。相似地，当材料的温度改变时，会在其端子产生电位差，称此效应为热电效应。在应用方面，常以石英和一些陶瓷材料小表面积及高刚性的优点，广泛地利用其压电及热电效应制作机械与听觉传感器。
2. 压电薄膜
1969 年，Kawai 发现聚偏二氟乙烯(PVDF)具显著的压电效应，此材料为最被广泛研究及应用的压电聚合物，然而直到 1981 年市场上才出现商业化生产的压电薄膜。当这些薄膜被外部施加电场时，极性聚合物(如PVDF)的分子偶极子会沿相同方向排列，并获得压电性，此一现象称为极化。该极化现象主要受高分子链的空间排列所影响，再来则是电荷输入的影响。
3. 压电薄膜之特性
压电薄膜的压电特性主要由机械能与电能之间的比例系数决定，压电常数“d”主要是利用 1Newton/m²的应力施加在薄膜表面，于薄膜厚度方向上的出现的表面电荷密度(Coulomb/m²)来测得。
● 面外的厚度方向: d 33
● 面内纵向: d 31
● 面内横向: d 32
由上述第一种情况，若薄膜在平面的面内方向皆不能自由变形，则该压电常数称d33* or dT，单位为库仑/牛顿(C/N)。若能量测每单位应力下的电场变化，则能获得系数“g”，其与压电常数d、介电系数ε的关系可表示为g=d/ε，单位为(V.m/N)。在机电转换器的设计中，常数“d”与 “g”最为广泛使用。而压电薄膜的机电转换效率百分比由机电耦合系数KT表示:
热电常数“ρ”则被定义为当薄膜升高1度K时的表面电荷密度，单位为(C/m²K)，常用以设计热传感器。而压电薄膜的特性主要取决于其机械特性，包含弹性模数、阻抗值以及断裂伸长率。
4. PVDF 压电薄膜与积材 之特性
● 可挠性 (可应用于非水平表面)
● 机械强度高
● 尺寸稳定性
● 面内方向的均衡压电效应
● 高而稳定的压电系数
● 惰性化学特性
● 可连续极化至成卷的长度
● 厚度介于9µm 至 1mm
● 声阻抗跟水相近
本公司生产之压电薄膜与薄板的单向、双向特性将由下表显示，可根据不同的应用范畴，将这些薄膜与薄板涂上不同的金属层。
5. PVDF压电薄膜之特性
(1): 以上指标性常数值会因加工处理制程情形(退火与极化)以及温度而异
(2): 过度加热可能会破坏压电性，建议避免于90°C以上加热超过1小时。
6. 单向PVDF压电积材之特性
(1): 以上指标性常数值会因加工处理制程情形(退火与极化)以及温度而异
7. 应用领域
由实验量测结果显示，PVDF压电薄膜于各领域的应用及开发具备良好适应性及前瞻性。
7.1应用范例
7.2各类压电薄膜之材料特性
PVDF单向薄膜 – 25 µm (1)
(1): 以上指标性常数值会因加工处理制程情形(退火与极化)以及温度而异
PVDF 双向薄膜 – 9 µm ( 1 )
(1): 以上指标性常数值会因加工处理制程情形(退火与极化)以及温度而异
P(VDF-TrFE) 共聚物 70/30 薄膜 – 20 µm ( 1 )
(1): 以上指标性常数值会因加工处理制程情形(退火与极化)以及温度而异
P(VDF-TrFE) 共聚物 75/25 薄膜 – 20 µm ( 1 )
(1): 以上指标性常数值会因加工处理制程情形(退火与极化)以及温度而异
P(VDF-TrFE) 共聚物 80/20 薄膜– 20 µm (1)
(1): 以上指标性常数值会因加工处理制程情形(退火与极化)以及温度而异
