【摘 要】
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聚偏氟乙烯-三氟乙烯P（VDF-TrFE）作为一种压电性良好的聚合物材料,具备了其母系材料PVDF的柔性好、频率响应范围大、材料耐高温以及制备流程简单等优点,且该材料可以直接在制备过程中形成β相晶型而无需后续处理,P（VDF-TrFE）材料自出现至今一直是研究和制备压电传感器、机电换能器的优质材料。因此对P（VDF-TrFE）薄膜压电性能的研究具有重要的工程意义和应用价值。本文的具体研究内容如下:
【基金项目】
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陕西省自然科学基础研究计划（编号:2020JM-465）； 西安市科技计划项目（编号:2020KJRC0079）；
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聚偏氟乙烯-三氟乙烯P（VDF-TrFE）作为一种压电性良好的聚合物材料,具备了其母系材料PVDF的柔性好、频率响应范围大、材料耐高温以及制备流程简单等优点,且该材料可以直接在制备过程中形成β相晶型而无需后续处理,P（VDF-TrFE）材料自出现至今一直是研究和制备压电传感器、机电换能器的优质材料。因此对P（VDF-TrFE）薄膜压电性能的研究具有重要的工程意义和应用价值。本文的具体研究内容如下:（1）使用新型氢化法制备了从10μm至80μm不同厚度的P（VDF-TrFE）薄膜,经过极化、喷射电极后使其具备了压电性能,最后测量了薄膜的纵向压电系数d33;（2）使用COMSOL软件对P（VDF-TrFE）压电薄膜的压电效应进行了有限元仿真分析。通过对P（VDF-TrFE）薄膜的纵向压电效应仿真研究发现,P（VDF-TrFE）薄膜输出的电压信号随着薄膜厚度的增加而增大,二者为线性关系;通过仿真悬臂梁振动系统进行横向压电效应的仿真,得到压电薄膜的6个特征频率,其中低频共振频率为34.913Hz;（3）对压电薄膜的纵向压电效应进行研究。P（VDF-TrFE）压电薄膜在受到脉冲力作用时,响应时间为几百μs,电压灵敏度为44mV/N;薄膜在受到动态力冲击作用时,最大量程为200N,满量程输出电压为8V,其能量转化效率为56%,电压灵敏度为46.7mV/N。当保持动态力大小不变而改变进给率时,薄膜的输出电压与进给率成正比;（4）对压电薄膜的横向压电效应进行研究。通过悬臂梁振动测试实验对压电薄膜的横向压电效应进行研究,得到其有预应力和无预应力作用下低频共振频率分别为20Hz、30Hz,薄膜低频共振频率的实验偏差分别为1.57和1.05;（5）对P（VDF-TrFE）柔性压电薄膜在脉搏测量和手指压力信号的检测方面进行了的实验探究,取得了一定的实验效果,有望在人体生理和皮肤表层微弱信号的感知、检测方面得到进一步的研究和应用。本文通过实验验证了 P（VDF-TrFE）薄膜柔性传感器具有良好的压电特性和稳定的输出性能。P（VDF-TrFE）压电薄膜的性能良好,可在能量存储、数据采集和传感器等相关领域得到广泛应用。
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