柔性聚合物壓電駐極體膜

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壓電駐極體是具有強壓電效應的柔性駐極體材料，因其表現出“類鐵電性”和，也稱為鐵電駐極體，是一類新型的人工智能和新能源材料。它的壓電性源于雙極性空間電荷在聚合物基體上的取向排列，以及材料特殊的微孔結構。壓電駐極體膜是具有強壓電效應的新型柔性壓電功能膜，與傳統壓電材料的壓電效應起源有本質區別。 與壓電陶瓷和傳統的鐵電聚合物（例如聚偏氟乙烯PVDF及其共聚物）相比較，壓電駐極體具有一些獨特的性能：壓電駐極體在提高壓電活性的同時還擁有聚合物的高柔韌性、薄膜型（厚度可低至40µm）、超輕（體密度可低至330kg/m3）、低成本、低電容率、可大面積成形，以及低聲阻抗（0.03MRayl）等特點。經過特殊工藝制備的壓電駐極體薄膜的準靜態壓電系數d33高達1000pC/N，這一數值遠遠高于PVDF（約25 pC/N）及其共聚物P(VDF/TrFE)。因此，壓電駐極體組合了壓電陶瓷和鐵電聚合物薄膜各自的優點，在國防、醫療、航空航天、綠色能源（例如寬頻帶振動能量采集器、生物運動能量采集、海浪發電等）、控制、通訊（例如自供能微型無線傳感網絡）、智能結構、電聲換能器、空氣耦合超聲換能器等領域有廣闊的應用前景。

柔性薄膜傳感器、結構健康監測、人體健康監測、無損檢測、觸覺傳感器、電子肌膚、聲吶、空氣耦合超聲波換能器、微能量采集器等多個領域。

小規模生產

目前芬蘭的Emfit公司是唯一能夠大批量生產聚丙烯（PP）壓電駐極體功能膜的生產商，采用的技術主要由兩部分構成：微孔結構薄膜制備和電極化處理。在微孔 薄膜制備階段，首先將聚丙烯樹脂與無機礦物顆粒（例如CaCO3和TiO2）熔融共混，然后擠出成聚丙烯-礦物顆粒復合薄板，最后雙向拉伸形成微孔結構的薄膜。在電極化處理階段采用電暈極化方式。而我們擬采用的技術是：以低廉價格的商品聚丙烯包裝材料為原材料，采用具有自主知識產權的多次壓縮氣體膨化工藝調控薄膜微結構和機電性能，獲得高活性聚丙烯壓電駐極體膜。利用該技術生產出功能薄膜的活性遠高于芬蘭商品膜，最高可達50倍。