以探测到50英尺以外的人体运动,并已被应用在人造卫星的红外地平探测器上。
最近两年才研制出的PVDF新的共聚物,又进一步扩展了压电聚合物传感器的应用。这种共聚物可以在更高的温度下(135℃)使用,同时还能提供所期望的新形状:园柱形和半球形等。厚度极限也达到了利用PVDF无法达到的程度。这些成就包括超薄的(200A)离心浇成的覆层,从而开拓出新型硅基传感器应用和壁厚超过1200μm的声纳用圆柱体传感器的可能性。
压电薄膜特性
压电薄膜是一种柔性,质轻,高韧度塑料膜并可制成多种厚度和较大面积。作为一种 传感器,它的主要特性参数如下:
¨ 宽频带 ¾ 0.001 Hz~109Hz
¨ 宽动态范围(10-8~106Psi或μtorr~Mbar)
¨ 低的声阻抗 ¾ 与水、人体组织和粘胶体系接近
¨ 高弹性柔顺性
¨ 高电压输出 ¾ 对同样受力条件,比压电陶瓷高10倍
¨ 高介电强度¾ 可耐受强电场作用(75V/μm)大部分压电陶瓷退极化
¨ 高机械强度和抗冲击(109 ~010Pascal模数)
¨ 高稳定性¾耐潮湿(吸湿性<0.02%)、多数化学品、氧化剂、 强紫外线和核辐射
¨ 可加工成特定形状
¨ 可以用市售胶粘合
压电膜的一个主要优点就是它有低的声阻抗,其声阻抗比压电陶瓷更接近水,人体组织和其他有机材料的声阻抗。例如,压电膜的声阻抗(Z0=ρυ)只相当于水的2.6倍,而压电陶瓷的声阻抗通常是水的11倍多。一个接近的阻抗匹配便于更有效地在水和人体组织中转导声音信号。
但压电膜的确有某些应用上的限制,与压电陶瓷相比,电~机发送器就相对弱些,尤其是在谐振和低频应用上。共聚体薄膜的最高使用/储存温度可高达135℃。而且,若把膜上的电极外露,它对电磁辐射也敏感。有良好的屏蔽技术用于电磁干扰和射频干扰的环境.
表1列出了压电膜的典型特性参数。表2对PVDF聚合体的压电特性和常用的二种压电陶瓷材料的特性进行了比较。
压电膜的光学传输特性请参照图1,在7~20μm波长上对红外能量有很强的吸收性,从而使其成为侵入检测和能量管理器件的理想选择。
PVDF薄膜通常很薄、柔软、密度低、灵敏度极好,且机械韧性也好,压电膜的柔顺性比压电陶瓷高出10倍,当压电聚合物被挤成薄膜时,可以直接贴附在机件表面而不会影响机件的机械运动。压电膜非常适用于需要大带宽和高灵敏度的应变传感应用。作
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