外力对1-3型PVDF基铁电复合材料性能的影响

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随着可穿戴电子器件的发展,具有能量收集、储能、探测等功能的柔性铁电复合材料得到了广泛关注。但是,相比较陶瓷,其较差的铁电性能使其难以完全满足新型器件对材料的要求,因此如何改善复合材料的性能成为了一个重要的课题。本文通过外力处理PVDF和1-3型PVDF基复合物,研究外力对材料铁电和热释电性能的改善作用,主要内容如下:首先,通过单轴拉伸处理PVDF膜,研究不同拉伸工艺对PVDF铁电以及热释电性能的影响。当拉伸比为5,拉伸温度为90 oC,拉伸速率为10 mm/min时,β相相对含量达到最大值74.5%,饱和极化强度和剩余极化强度达到最大,分别为9.23μC/cm2和6.20μC/cm2,热释电系数也达到最大,在45 oC下为1.38×10-9 C·cm-2·K-1。其次,使用单轴拉伸处理1-3型锆钛酸铅(PZT)纳米线/PVDF复合材料,研究对其热释电优值的提升作用。实验表明,拉伸在诱导PVDF中β相的同时使纳米线取向,当PZT掺杂量为30 wt%时,复合材料热释电系数提高到了4.23×10-9 C·cm-2·K-1,而热释电优值也达到了2.18×10-10 C·cm-2·K-1,分别为拉伸前的6.3倍和7.2倍。最后,针对纳米线在有机基质中定向的问题,通过强磁场处理1-3型锰掺杂锆钛酸铅(PMZT)纳米线/PVDF复合材料,探索性地研究了强磁场力对无机相和基质的作用以及对复合材料铁电、介电性能的影响。当磁场强度为7.875 T,处理时间为20min,处理温度为140 oC时,所得样品极化强度达到最大,在110 MV/m的电场强度下为2.01μC/cm2
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