新疆大学采购PZT-JH30/1型压电陶瓷及薄膜复合极化装置

发展理念及办学目标

新疆大学始终秉承“团结、紧张、质朴、活泼”的校训,坚守“开拓、进取、求实、创新”的优良校风,坚持“立足新疆、服务西部、面向全国、辐射中亚”的办学定位,坚持“以抗大精神育人,为兴疆固边服务”的办学特色,坚持“建强工科、优化理科、繁荣文科、促进交叉”的学科建设理念和办学优势,力争到2035年全面建成“丝绸之路经济带上特色鲜明的研究型一流大学,成为传承红色基因的精神家园、区域重要的人才中心和创新高地”.


PZT-JH30/1型压电陶瓷及薄膜复合极化装置

PZT-JH30/1压电复合极化装置主要用于30KV以下压电陶瓷或其它压电材料的极化处理,广泛应用于高校及从事压电材料研究或生产的科研及生产单位,可以直接放置在实验桌上进行操作,方便安全。

主要特点:

1. 能够极化压电薄膜试样

2. 安全可靠,温度补偿快、恒温高

3、极化方式:空气,硅油等加热方式均可

4、能够极化任意大小的压电薄膜试样和压电陶瓷样品

5、工作方式:桌式(不占空间)

6、工作电源:AC220V 50/60,额定功率:2.0kw

7、压电材料极化或耐压测试:DC:0-30KV(±5%+2个字)连续可调

8、总电流:5mA

9、极化探头:圆形多针或是单针

10、外形尺寸: 宽500高500深500mm

11、可以配置ZJ-3和ZJ-6压电测试仪进行薄膜D33系数测试

12、提供标准测试样品:压电陶瓷测试标准样品:4个,薄膜极化有样品:8个(其中带电极的4个 ,不带电极的4个)



聚偏氟乙烯压电薄膜

具有压电特性的高分子材料薄膜

聚偏氟乙烯压电薄膜是以聚偏氟乙烯(PVDF)为基材的功能材料,1969年首次发现其压电效应。通过拉伸极化形成β型晶体结构,具备高电压输出、宽频响等特点 [2],在力学测量、医用传感器等领域广泛应用。制备技术历经溶液浇铸、静电纺丝到3D打印等阶段发展 [6-7],2024年发明显示其压电常数可达60pC/N [5]。该材料在锂电池粘接剂、微机电系统等领域的产业化应用持续拓展。


材料特性

聚偏氟乙烯压电薄膜的β晶型含量决定其压电性能,该晶体结构具有全反式排列特性,极化值可达水平 [7]。经极化处理后呈现介电常数高(10-12ε_r)、声阻抗低(2.6 MRayl)等优势 [2],相比传统压电陶瓷柔韧性显著提升


  • 基本信息

定义:聚偏氟乙烯压电薄膜(PVDF 压电薄膜)是偏氟乙烯的均聚物或偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物,经拉伸和极化处理后具有强压电性的高分子材料2。

    • 发现时间:1969 年,日本人河合辙发现经拉伸和极化后的聚偏氟乙烯薄膜有强压电性。

  • 特性

    • 物理特性:质地柔软、质量轻、柔韧性好,密度只有常用压电陶瓷 PZT 的四分之一,可加工成各种形状、厚度的元件,能与任意被测表面完全贴合23。

    • 电学特性:具有高电压输出,在同样受力条件下,输出电压比压电陶瓷高 10 倍;高介电强度,可耐受强电场作用(75V/um);相对介电常数较低,但有较高的压电常数值 d33,约比其他压电材料高一个数量级以上23。

    • 机械特性:机械强度高、抗冲击,柔顺系数约为 PZT 的 30 倍,能承受数百万次的弯曲和振动,极其耐用12。

    • 声学特性:声阻抗低,仅为压电陶瓷 PZT 的十分之一,与水、人体组织以及粘胶体相接近,频响宽,从 10-3Hz 到 109Hz 均能转换机电效应,振动模式单纯3。

  • 工作原理:当 PVDF 压电薄膜受到外力作用发生变形时,内部的偶极子排列发生变化,导致表面出现束缚电荷,从而在两个表面上形成相反的电势差,实现机械能到电能的转换;反之,当在薄膜上施加电压时,也会发生形变,实现电能到机械能的转换5。

  • 制备方法

    • 拉伸极化法:将 PVDF 薄膜进行拉伸,使分子链沿拉伸方向取向,然后在高温下施加电场进行极化处理,使分子链中的偶极子定向排列,从而获得压电性能。

    • 化学气相沉积法(CVD 法):具有更好的覆盖性,可以在深孔、阶梯、洼面或其他复杂的三维形体上沉积,还能在很宽的范围内控制所制备薄膜的化学计量比,设备成本和操作费用相对较低,适合批量生产和连续生产3。

  • 应用领域

    • 医疗领域:可制作超声换能元件,用于医疗超声诊断,能在较宽频率范围内工作且不失真;还可制成微型探针,校正医疗超声器械的声场;也可用于制作生命信号监测传感器,如监测人体脉搏、呼吸、心跳等,一些薄膜元件甚至能隔着外套探测出人体脉搏1。

    • 电子领域:用于制造压电传感器,检测压力变化、振动、冲击等物理量,并将其转换为电信号,广泛应用于机器人的触觉传感器、汽车的压力传感器、手机的振动传感器等;还可制作成压电驱动器,用于微机电系统(MEMS)器件中,实现微小位移的控制。

    • 能源领域:作为能量收集器,将环境中的机械能,如振动、压力等转化为电能,为小型电子设备供电,如可穿戴设备、无线传感器等;也可用于制造压电发电机,应用于一些特殊的发电场景,如人体运动能量收集、车辆行驶能量收集等。

    • 航空航天与军事领域:用于飞行器结构的健康监测,实时监测结构所受的冲击载荷,及时反应出结构受到的冲击损伤;还可制作成声纳传感器、水听器等,用于水下探测和通信;在炮弹引信、地应力测试等方面也有应用