基于PVDF-TrFE/ZnO复合薄膜的柔性压电传感器的制备及性能研究

发布时间：2024-01-31 01:01

　　随着信息化及新兴电子产业的蓬勃发展,可穿戴设备已成为世界各国科研与产业转型的重要阵地。聚偏氟乙烯(PVDF)及其共聚物相对于压电陶瓷,具备灵敏度高,易加工,柔韧性好和密度小等优点,而常规PVDF薄膜的压电β相受制备工艺影响大,可控性差,其共聚物聚偏氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)因其独特的结构使得其更容易得到β相含量高、柔性大的薄膜,故成为柔性传感器有源层的理想材料之一。本论文通过在PVDF-TrFE中添加纳米级的氧化锌(ZnO),提高薄膜的β相含量,制作出性能优越的柔性压电传感器。文中首先采用正丙胺(PA)和1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷(PFOES)对纳米ZnO进行修饰,解决ZnO在PVDF-TrFE中的分散情况;其次通过优化旋涂法的工艺参数,得到β相含量更高的复合薄膜;另外,采用超声醇碱法制备出比购买的纳米ZnO粒径更小的ZnO量子点,将其与PVDF-TrFE进行复合,探讨超声醇碱法的反应条件对PVDF-TrFE/ZnO量子点复合薄膜压电应变常数的影响;最后讨论了添加缓冲层聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对传感器压电输出的影响。本文通过以上的研究,得到的结论有:(1)...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1正压电效应原理示意图

还会在结构上发生应变产生应力，这种通过外加电场发生应变、产生应力的现象叫做逆压电效应[11]。图1.1是这正压电效应的原理示意图。图1.1正压电效应原理示意图1.2.1PVDF压电材料的结构与压电性聚偏氟乙烯，英文名为Poly(vinylidenefluoride)....

图1.2PVDF的相和β相的结构示意图

分别为相、β相、γ相、相以及相[12,13]，其最常见的晶型是：相、β相和γ相，位于晶区的偶极子的取向排列决定了PVDF的压电性大小，相单胞内的两个碳链配置是反向平行排列，其中偶极子和碳链的垂直分量和平行分量均可以互相抵消，因此无宏观极化。而β相的碳....

图1.3PVDF-TrFE的结构示意图

中北大学学位论文低于熔点的温度下退火，大大提高了材料结晶度，从而压TrFE的这些特点，使得它被很多研究者所关注。rFE是由偏氟乙烯（CH2=CF2）单体与三氟乙烯（CHF=CF2的高聚物，单体单元在链中随机分布。人们发现，在PVD单体TrFE形成新的共聚物，由于氟原子范....

图1.4溶液流延法制备PVDF基薄膜的流程图

常见的用于此方法的溶剂有DMF(N，N-二甲基甲酰胺)、DMAC(N，N-二甲基乙酰胺)、NMP(N一甲基吡咯烷酮)，实验中可以根据不同的需要来选取溶剂。图1.4溶液流延法制备PVDF基薄膜的流程图通常采用溶液流延法制得的薄膜中大部分是晶，几乎没有压电性能。为了使薄膜具有....

本文编号：3890679