聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜的热释电性能研究

发布时间：2017-11-20 10:36

  本文关键词：聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜的热释电性能研究

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【摘要】：聚偏氟乙烯(poly vinylidene fluorid,简称PVDF)具有良好的压电性、热释电性和铁电性,因此PVDF作为薄膜功能材料在传感器,换能器,生物医学等领域中得到了广泛的应用。本文通过掺杂氧化石墨烯(graphene oxide,简称GO)制备了具有高β晶相含量的PVDF/GO复合薄膜。分析了不同工艺(不同GO掺杂浓度、不同退火温度、不同溶剂、不同退火氛围)对PVDF薄膜β晶相和薄膜质量的影响。通过DSC分析掺杂GO后对PVDF结晶过程的影响。通过极化工艺处理PVDF薄膜提高薄膜的电学性质,并测量分析了PVDF薄膜的漏电、介电、铁电和热释电性能。测试结果表明PVDF掺杂GO后其主要晶相为β晶相;薄膜的晶畴大小由15μm(纯PVDF薄膜)减小到3μm(掺杂GO);最优的退火温度经测试为75oC;采用丙酮和DMF的混合溶剂和真空中退火都有利于提高PVDF薄膜β晶相含量和减小其孔隙率。PVDF和PVDF/GO的等温结晶过程表明GO作为成核剂可以有效地提高PVDF的结晶速率。但是过高的GO掺杂浓度会降低PVDF的结晶度。当结晶温度为136oC时,半结晶时间t1/2由PVDF的1.17min降低到PVDF/GO复合薄膜的0.73min;结晶焓由PVDF的32.46 J/g减小到PVDF/GO的24.2 J/g。PVDF薄膜的漏电流为1×10-9A,GO掺杂浓度为1wt%的PVDF/GO复合薄膜的漏电流为4.7×10-5A;在1KHz时,PVDF薄膜的介电常数由5.3增加到6.2。本文通过掺杂GO降低了PVDF薄膜的击穿电场,结果表明PVDF薄膜的击穿电场为50MV/m,GO掺杂浓度为1wt%时PVDF/GO复合薄膜的击穿电场为18MV/m。当外加电场为24MV/m时,PVDF薄膜的剩余极化强度从0增加到0.3μc/cm2;当温度为50oC时,检测不到PVDF薄膜的热释电信号,PVDF/GO复合薄膜的热释电系数为6.3×10-4C/(m2k)。PVDF/GO复合薄膜的电压响应优值和探测优值经计算分别为5×10-9C.cm.J-1和4×10-8C.cm.J-1。研究了PVDF/GO复合薄膜热释电探测单元器件。在辐射源频率为1Hz,辐射功率为13mW时,探测单元器件的输出电压信号频率为1Hz,输出电压大小为16.9mV,输出的热释电电流为0.169pA。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O484.4

【参考文献】

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1 ;INFLUENCE OF SAMPLE THICKNESS ON ISOTHERMAL CRYSTALLIZATION KINETICS OF POLYMERS IN A CONFINED VOLUME[J];Chinese Journal of Polymer Science;2005年06期

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本文编号：1206865