聚偏氟乙烯/氧化锌复合纤维阵列膜的制备与压电性能的研究

发布时间：2022-01-27 11:35

　　为了探索聚偏氟乙烯（PVDF）纤维和聚偏氟乙烯（PVDF）与氧化锌（ZnO）复合纤维构建压电阵列膜,提高压电性能的可行性,采用静电纺方法制备高度取向的PVDF及ZnO/PVDF复合纤维束,对取向纤维束聚集、压制、切片得到阵列膜。分别对静电纺纤维膜与阵列膜进行各种微观结构表征与压电性能测试,具体研究内容如下:（1）静电纺氮氮二甲基甲酰胺/丙酮混合溶剂的聚偏氟乙烯纺丝液以得到PVDF纳米纤维膜。通过扫描电镜、傅里叶红外、XRD及Rigol示波器表征聚偏氟乙烯纤维膜的形貌和性能,得到在氮氮二甲基甲酰胺/丙酮体积比为6:4,聚偏氟乙烯浓度为10wt%时,静电纺纤维膜成纤形态最佳并且纤维中β晶型含量最高为93%,开路电压峰值8.5V。将所得纤维膜顺向排列,通过模具压制,将压制纤维块切片成聚偏氟乙烯压电阵列膜,通过电子显微镜、傅里叶红外、XRD及Rigol示波器表征得出:3Mpa下压制形态最佳,切片厚度为2mm左右的阵列膜开路电压峰值50V,短路电流峰值6μA,输出功率峰值42.5μW/cm²。（2）氧化锌/聚偏氟乙烯为0 wt%、5 wt%、10 wt%、15 wt%、20... 

【文章来源】：武汉纺织大学湖北省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

正压电效应-外力使晶体产生电荷

1.1.1 压电效应如图 1.1 由于材料的机电耦合的特性，在没有外界电场作用下，由于外界机械压力或拉力的存在，使材料晶体结构发生变化，晶体结构中的电荷中心发生偏移，产生分子偶极矩，与此对应的表面出现正负电势差现象；当外力消失后，材料内部与外部又重新恢复到原始不带电的状态。这种现象称为正压电效应。未加压力时 拉伸外力 压缩外力图 1.1 正压电效应-外力使晶体产生电荷Figure 1.1 Positive Piezoelectric Effect - External Force Makes Crystal Charge

图 1.3 32 种晶体空间点群分类Figure1.3 Classification of 32 kinds of crystal space point groups图 1.3 表明，材料的压电效应是与晶体结构，即偶极矩息息相关，在外界力的作用下导致晶体中的正负电荷中心分离，使材料表面呈现电性。1910 年压电材料商业化，换能、驱动、传感、振荡。到现在，压电材料的应用已经不仅限于此，压电换能技术正在不断提升。压电式换能指的是利用材料的正压电效应，将外界施加于材料的机械力转换成电能。1.1.2 压电材料的分类随着压电材料的研究不断深入，目前压电材料也经历了几大改变。1880 年发现的电气石压电效应；二战后在麻省理工绝缘研究室诞生的钛酸钡压电陶瓷；到8年后B.Jaffed[1]等人发现的钛酸铅压电陶瓷。目前，压电材料中不仅只有无机半导体压电材料，还包括压电陶瓷

【参考文献】：
博士论文
[1]0-3型压电复合材料D33的数值分析与材料优化制备[D]. 罗大兵.武汉理工大学 2004



本文编号：3612410