压电高分子材料
压电材料
反之，当材料在电场作用下，发生电 极化时，则会产生应变，其应变值的 大小与所加电场的强度成正比，其符 号取决于电场的方向，这种现象称逆 压电效应。 具有压电效应的材料叫做压电材料， 因此，通过压电材料可将机械能与电 能相互转换。
正压电效应的应用主要用于燃气点火器， 如燃气灶、燃气打火机等的点火系统。 基本工作原理为：由外力压缩一个弹簧， 压到顶点后释放，弹簧力推动一个重锤打 击压电陶瓷柱产生一数千伏的高压火花， 点燃可燃气体。
㈡ 压电半导体：常用的有Ⅱ－Ⅵ 族化合物如 CdS、CdSe、ZnO、 ZnS。Ⅲ－Ⅴ族化合物如：GaAs、 GaSb、InAs等。
㈢ 压电陶瓷：压电陶瓷多晶材料 比压电晶体材料更便宜，但易于老 化。目前，最常用的压电陶瓷有钛 酸钡（是第一个被发现的可以用于 制造陶瓷的铁电材料）、钛酸铅、 锆钛酸铅（这是PbTiO3和PbZrO3 组成的二元固溶体）。
③压电打火机 现在煤气灶上用的一种 电子打火机，就是利用压电陶瓷制成的。 只要用手指压一下打火按钮，打火机上的 压电陶瓷就能产生高电压，形成电火花而 点燃煤气，可以长久使用。所以压电打火 机不仅使用方便，安全可靠，而且寿命长， 例如一种钛铅酸铅压电陶瓷制成的打火机 可压电 陶瓷做成的护目镜后，当核爆炸产生的光 辐射达到危险程度时，护自镜里的压电陶 瓷就把它转变成瞬时高压电，在1/1000 s里， 能把光强度减弱到只有1/10000，当危险光 消失后，又能恢复到原来的状态。这种护 目镜结构简单，只有几十克重，安装在防 核护目头盔上携带十分方便。
压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很 小，最多不超过本身尺寸的千万分之一， 别小看这微小的变化，基于这个原理制做 的精确控制机构－－压电驱动器，对于精 密仪器和机械的控制、微电子技术、生物 工程等领域都是一大福音。
压电材料的研究和应用现状
压电材料的研究和应用现状一、概述压电材料是一类具有压电效应的特殊功能材料，它们能够将机械能转化为电能，或者将电能转化为机械能。
自1880年居里兄弟发现压电效应以来，压电材料在科学研究和工业应用中就占据了重要地位。
随着科技的飞速发展，压电材料的研究和应用已经深入到众多领域，如传感器、换能器、振动控制、声波探测、生物医学等。
在压电材料的研究方面，科研人员一直致力于探索新型压电材料，优化其性能，拓宽其应用范围。
目前，压电材料的研究重点主要集中在压电陶瓷、压电聚合物、压电复合材料等领域。
这些新型压电材料在压电常数、介电常数、机械品质因数等关键指标上不断取得突破，为压电材料的应用提供了更多可能性。
在应用方面，压电材料在传感器和换能器领域的应用尤为广泛。
例如，压电传感器可用于检测压力、加速度、振动等物理量，广泛应用于工业自动化、航空航天、环境监测等领域。
压电换能器则可用于声波的发射和接收，广泛应用于声呐、超声检测、通信等领域。
压电材料在振动控制、声波探测、生物医学等领域也展现出广阔的应用前景。
压电材料作为一种重要的功能材料，在科学研究和工业应用中发挥着不可替代的作用。
随着科学技术的不断进步，压电材料的研究和应用必将迎来更加广阔的天地。
1. 压电材料的定义与特性压电材料是一种特殊的功能材料，具有将机械能转化为电能或将电能转化为机械能的能力。
这类材料在受到外力作用时，其内部正负电荷中心会发生相对位移，从而产生电势差，这种现象称为“压电效应”。
反之，当压电材料置于电场中时，材料会发生形变，这种现象称为“逆压电效应”。
压电材料的这种特性使得它们在许多领域都有广泛的应用，如传感器、换能器、振动控制等。
压电材料的特性主要包括压电常数、介电常数、机械品质因数等。
压电常数反映了材料的压电效应强弱，是衡量压电材料性能的重要指标。
介电常数则描述了材料在电场作用下的电荷存储能力。
机械品质因数则反映了材料在振动过程中的能量损耗情况。
压电材料原理应用
铁电陶瓷具有压电效应
电场 方向
(a)
(b)
铁电材料内部旳晶粒有许多自发极化旳电畴，在无外电场作 用时，电畴在晶体中杂乱分布，它们各自旳极化效应被相互 抵消，压电陶瓷内极化强度为零。所以原始旳压电陶瓷呈中 性，不具有压电性质。
铁电陶瓷旳压电效应机理与石英晶体不相同，未经极化处理 旳铁电陶瓷材料是不会产生压电效应旳。
压电材料应用：
机-电耦合之间旳纽带！ ① 作为机械能与电能相互转换旳机电换能方面旳应用 ② 利用其弹性及固有振动特征，在压电谐振方面旳应用
频率器件（滤波器，谐振器），电声器件，超声换能器，压电 加速器，变压器等
压电材料分类：
压电单晶体：有石英(涉及天然石英和人造石英)、水溶性压 电晶体(涉及酒石酸钾钠、酒石酸乙烯二铵、酒石酸二钾、硫 酸锤等)； 多晶体压电陶瓷：有钛酸钡压电陶瓷、锆钛酸铅系压电陶瓷、 铌酸盐系压电陶瓷和铌镁酸铅压电陶瓷等。 高分子压电材料：极性旳高分子材料，如聚偏氟乙烯，低声 学阻抗特征，柔软可做极薄旳组件。 压电参数小，需极高 旳极化电场(MV/mm)
O y
这表白沿z轴方向施加作用力， x 晶体不会产生压电效应。
dz=0
石英晶体旳特点：性能非常稳定，机械强度高，
绝缘性能也相当好。但石英材料价格昂贵，且压电系数 比压电陶瓷低得多。所以一般仅用于原则仪器或要求较 高旳传感器中。
因为石英是一种各向异性晶体，所以，按不同方向切 割旳晶片，其物理性质（如弹性、压电效应、温度特征 等）相差很大。为了在设计石英传感器时，根据不同使 用要求正确地选择石英片旳切型。
D为圆片旳直径 t为薄板旳厚度 l为棒旳长度 lt为薄板旳厚度
6.2.2 压电材料简要发展历史
1.1880 年，居里弟兄发觉了石英晶体存在压电效应后使 得压电学成为当代科学与技术旳一种新兴领域。
功能高分子化学-13(电活性高分子-1)
高分子驻极体的压电、热电性质
高分子驻极体带有显性电荷 物质的压电性质：物体受到一个应力时，材料发生 变性，在材料上诱导产生电荷。
d : 压电应变常数
1 Q d A T
T : 应力 Q : 电量 A : 测试材料面积
材料的压电性质是一个可逆过程。 物质的热电性质：材料自身温度发生变化时，在材料 表面的电荷会发生变化。 换能材料
O
n CH 3
MEH-PPV的合成 Gilch法
OH O
K 2CO 3; DMF; Reflux
Br O O
HCl; HCHO; ZnCl2 Reflux CH 3
CH 3
O
O
THF; tert-C 4 H 9OK
ClH 2 C O CH 2 Cl
25 OC
O
n
CH 3
CH 3
电致发光器件: ITO/MEH-PPV/Ca, 测得内电子效率为1.0%
高绝缘性非极性聚合物 制备高分子驻极体的材料 高极性聚合物
外力 测定
材料
材料形变
带电状况变化
电压值变化
驻极体压电和热电现象示意图
材料名称 聚偏氟乙 烯 聚氟乙烯 陶瓷 石英
压电常数 d31 (C/N) 20 1 171 2
热电常数 Pn[C/(cm2.K)] 4 1 50
介电常数 Ε（10Hz) 15 8.5
该法使用少。
2. 浸涂或旋涂成膜法
溶剂 涂层材料 一定浓度溶液 ITO电极 .. . ..
.
单层膜
溶剂挥发
一定浓度溶液
可制多层器件的膜
需要电致发光材料溶解在适当的溶剂中,限制了应用。 3、原位聚合法
在电极表面直接进行聚合反应而成膜。可利用 电化学反应、光化学方法引发聚合。 适用于溶解性很差的高分子电致发光材料,可制得非常 薄的膜。
电子材料压电材料
电子材料压电材料一、压电材料定义压电材料是一类具有特殊物理性质的材料，能够将机械压力转化为电荷信号或者将电场转化为机械运动。
这种材料的压电效应来源于晶格结构的非对称性，当外力作用于压电材料上时，会导致其中的电荷分布不均匀，产生电势差，从而产生电荷信号。
相反，当施加电场时，材料内部的电荷分布也会发生改变，从而引起机械运动，这就是逆压电效应。
、压电材料类型1、晶体类压电材料：如石英等，它们具有优异的压电性能，但成本较高。
2、陶瓷类压电材料：如铅酸钡、钛酸钡等，它们是应用最广泛的压电材料之一，具有良好的压电性能和较低的成本。
3、高分子类压电材料：如聚乙烯二醇、聚偏氟乙烯等，这些材料具有良好的柔韧性和可塑性，适用于一些特殊应用场合。
4、单晶类压电材料：如压电单晶铁酸锆、压电单晶铁酸钛等，这些材料具有极高的压电性能，适用于一些高端应用领域。
5、复合类压电材料：如压电陶瓷-高分子复合材料等，这些材料综合了多种材料的优点，具有比较优异的压电性能和机械性能，适用于一些特殊的应用场合。
三、压电材料原理压电材料的原理是基于晶体结构的非对称性，当施加外力或电场时，晶体结构会发生形变，导致其中的正负电荷分布不均，从而产生电势差。
这种现象被称为直接压电效应。
具体来说，压电材料的晶体结构可以被看作是由正负离子交替排列而成的极化晶体。
当施加外力（如压力、挤压、弯曲等）时，晶体结构会发生畸变，导致其中的正负离子分布不均，从而产生电势差。
这个电势差就是压电材料产生的电信号。
逆压电效应与直接压电效应相反，即当施加电场时，压电材料内部的电荷分布也会发生改变，从而引起机械运动。
四、压电材料应用1、传感器：压电材料可以将机械压力转化为电信号，因此常被用作传感器的敏感元件。
例如，压电材料可以用于测量压力、重量、应力、振动等物理量。
2、声波器件：压电材料的逆压电效应可以将电信号转化为机械振动，因此可以制成各种声波器件，如扬声器、麦克风、声波传感器等。
导电高分子
电压和颜色关系（光吸收） 电压和颜色关系（光吸收）
在特定电压作用下，高分子结构发生变化，导致光吸收波长 的变化，称为电致变色（electrochromism）。 电致变色（ 电致变色 ） 如线形共轭高分子
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1.4 导电高分子的电学性质
电压和发光
材料在电场作用而发光称为电致发光（ 材料在电场作用而发光称为电致发光（eletroluminecence） 电致发光 ） 共轭高分子具有该性质，发光的波长和发光效率与高分子的结 构、发光器件构造和外界条件相关。 电转化） 材料在光能作用下，形成电流（ 材料在光能作用下，形成电流（光-电转化） 所以，共轭高分子在发光器件、 所以，共轭高分子在发光器件、显示和光电池等方面有巨大 的应用价值。 的应用价值。
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2.3 复合导电高分子的导电机理
渗流理论（导电通道理论） 渗流理论（导电通道理论） Bueche经验公式 经验公式
Flory的凝胶化理论：Wf为分子的临界体积分数，f为分子的功 的凝胶化理论： 的凝胶化理论 能度，α为官能团的反应几率。
W f = 1−
(1 − α ) 2 y (1 − y ) 2 α
复合型导电高分子；氧化还原型导电高分子仅在特定电压 范围内才有导电性，不复合欧姆定律；
温度与电导关系
NTC导电材料（negative temperature coefficient）： 导电材料（ ）：电 导电材料 ）： 阻率随温度升高而降低；如本征导电高分子。 PTC导电材料（ positive temperature coefficient ）： 导电材料（ 导电材料 电阻率随温度升高而升高；如复合型导电高分子和金属。 理想的低温加热材料和廉价的电路保护材料
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复合型导电高分子的导电填料
压电材料及其应用
压电材料及其应用学院：材料学院专业：材料科学与工程系班级：1019001姓名：***学号：**********压电材料及其应用李耘飞材料科学与工程1101900118一、压电材料的定义压电材料是指可以将压强、振动等应力应变迅速转变为电信号,或将电信号转变为形变、振动等信号的机电耦合的功能材料。
当你在点燃煤气灶或热水器时,就有一种压电陶瓷已悄悄地为你服务了一次。
生产厂家在这类压电点火装置内，藏着一块压电陶瓷，当用户按下点火装置的弹簧时，传动装置就把压力施加在压电陶瓷上，使它产生很高的电压,进而将电能引向燃气的出口放电。
于是，燃气就被电火花点燃了。
压电陶瓷的这种功能就叫做压电效应。
压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差（称之为正压电效应），反之施加电压,则产生机械应力（称为逆压电效应）。
如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。
而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动），这就是我们平常所说的超声波信号。
也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能，这种相互对应的关系确实非常有意思。
压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。
例如，压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外,还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能，在未来的飞行器设计中占有重要的地位。
二、压电材料的主要特性包括：（1）机电转换性能：应具有较大的压电系数；（2）机械性能：压电元件作为受力元件，希望它的机械强度高、机械刚度大，以期获得宽的线性范围和高的固有频率；（3）电性能：应具有高的电阻率和大的介电常数，以减小电荷泄漏并获得良好的低频特性（4）温度和湿度的稳定性要好。
具有较高的居里点，以得到宽的工作温度范围（5）时间稳定性：其电压特性应不随时间而蜕变。
压电材料的主要特性参数有：(1) 压电常数、(2) 弹性常数、 (3) 介电常数、(4) 机电耦合系数、(5) 电阻、 (6) 居里点。
功能高分子材料
功能高分子材料近30年来，高分子化学与高分子材料工业发展迅猛，功能高分子材料也得到了蓬勃发展。
所谓功能小是指这类高分子除了机械特性外，另有其他功能。
例如：光、电、磁性能，对特定金属离子的选择螯合性，以及生物活性等，这些都与高分子材料中具有特殊结构的官能团密切相关。
功能高分子的独特性使其在诸多领域得到了广泛应用，并具有巨大的发展潜力，引起了人们广泛注意。
一、功能高分子材料简介功能高分子是60年代末迅速发展起来的新型高分子材料。
功能高分子的内容丰富、品种繁多、发展迅速，已成为新技术革命必不可少的关键材料，必将对21世纪人类社会生活产生巨大影响。
1、功能高分子材料的定义对物质、能量和信息具有传输、转换或贮存作用的高分子及其复合材料称为功能高分子材料，通常也可简称为功能高分子，有时也称为精细高分子或特种高分子(包括高性能高分子) 【1】。
2、功能高分子材料的分类功能高分子材料分为两类：一类是在原来高分子材料的基础上，使其成为具有更高性能和功能的高分子材料，另一类是具有新型功能的高分子。
二、功能高分子材料发展现状1、具有光、电、磁功能的高分子材料（1）光功能高分子材料所谓光功能材料就是指在外场如力、声、热、电、磁、光等场的作用下, 其光学性质会发生改变的材料。
主要包括磁光、声光、电光、压光及激光材料。
有人说21世纪将是人类的信息社会。
实际上传递、记录、储存信息的媒介和实体大多是光功能材料。
因此, 可以说光功能材料是21世纪的材料, 它将改变整个信息社会。
【2】第一，光导纤维目前以20 的年增长率迅速发展，今后的发展重点是开发低光损耗、长距离光传输的光纤制品；第二，光导高分子在光照时能引起电阻率的明显下降，已取代硒鼓，成为复印机、激光打印中的关键材料；第三，功能高分子在太阳能转换中的应用是当前国际上的研究热点，研究方向包括光热转换、光化学转换和光电转换三个方面。
（2）电功能高分子材料电功能高分子材料包括：导电、压电、超导材料，可用于输电、电池、IC电路、精密机器、武器制造等尖端技术领域“。
聚对苯乙烯(PPV)的发展
5、传感器件
传感器是一种能够探测、感受外界的信号、物理条 件或化学组成，并将探知的信息传递给其他装置。 传感器已被公认为是关系人类生活、生产以及促进 其它技术发展的关键技术， 并越来越显示出重要性。 在外界因素作用下， 所有材料都会作出一定应。导 电高分子材料具有导电性、光电性、热电性、压电 性等特性，对外界反应非常敏感，很适宜制作传感 器的敏感元件， 也为传感器开发提供了新的领域和 思路。聚对苯乙烯作为一种优良的导电高分子材料， 其在传感器上的应用研究也很热门。
Heck反应通过芳基卤和烯烃在钯催化剂的存 在下进行偶合，钯催化剂先与芳基卤加成， 然后与双键络合，使卤原子和双键上的 H原 子同时失去，发生偶联聚合。Hecபைடு நூலகம்反应可以 精确控制分子的组成和结构，可合成主链含 特殊功能嵌段的共聚物。Heck反应能直接由 带顺式双键的单体合成含硅嵌段的反式构型 产物，有助于提高发光效率。而witting 反应 需要增加反应步骤来实现异构化。如含有机 硅的PPV制备方法如下：
4、燃料电池
燃料电池是一种使用燃料进行化学反应产生电力的 发电装置。最为常见的就是质子交换膜燃料电池， 将氢气经过催化剂离解成质子H+和电子e-，氢离子 （质子）可穿过质子交换膜与氧原子和电子重新结 合为水。由于氧可以从空气中获得，只要不断供应 氢，并及时把水蒸汽带走，燃料电池就可以不断地 提供电能。在燃料电池中，质子交换膜是最为重要 的器件之一。卢亨坤[14]利用含有质子导电功能团 为侧链的PPV 作为质子交换膜，此膜具有高温稳定 和优良的质子导电性或渗透性，发明的燃料电池， 可以在高温和非增湿的条件下稳定运行。
• 如Wang, YZHu 等利用PPV 传感器对氮氧 化物的检测进行了研究，Fred Wudl 等 [16]用MEHPPV制备的传感器可以测量卤 素，Hiren V. Shah 等利用发烟硫酸掺杂的 PPV 制备的传感器可以检测湿度，此外 PPV 传感器还可以用于pH 的测量。
6-导电高分子详解
复合型导电高分子材料
抗静电添加剂型导电高分子材料
抗静电剂添加材料的优点： ①少量添加即可在材料表面显示出抗静电效果， 故对树脂原有的物理机械性能损失较小； ②复合工艺简便易行，可以随其他助剂一起加 入到高分子材料中，不需增加辅助设备； ③不会改变材料原有的颜色。
复合型导电高分子材料
抗静电添加剂型导电高分子材料
主链或侧链含有π电子体系的聚合物与小分子电子 给体或受体所组成的非离子型或离子型电荷转移络合 物（中性高分子电荷转移络合物） 由侧链或主链含有正离子自由基或正离子的聚合物 与小分子电子受体组成的高分子离子自由基盐型络合 物
结构型导电高分子材料
中性高分子电荷转移络合物
大部分由电子给体型高分子与电子受体型小分子组成， 电导率一般都低于10-2S/m：高分子较难与小分子电子受 体堆砌成有利于π电子交叠的规则型紧密结构。 原因：高分子链的结构与排列的高次结构存在不同的无 序性及取代基的位阻效应。
导电机理：
抗静电剂分子含亲水基和亲油基，具有不但迁移 到树脂表面的性质。迁移在树脂表面的抗静电 剂分子，亲油基与高聚物结合，亲水基向空气 排列在树脂表面，形成肉眼观察不到的“水膜 ”（吸收空气中的水分，空气湿度所致），提 供了电荷向空气中传播的一层通路。
同时水分的吸收，为离子型表面活性剂提供电离 的条件，达到防止和消除静电的目的。
抗静电剂添加材料的缺点： 表面电阻值只限于108 Ω ~1010 Ω，且耐久性差。 此外，对材料原有的热变形温度有所降低。 在实用中使用市售的抗静电剂时，往往不单独 使用，而是将各种离子性的物质配合使用。
结构型导电高分子材料
结构型导电高分子材料
结构型导电高分子有两种导电形式：电子导电 和离子传导。有时两种导电形式会共同作用。
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3.表征与模拟
3.1 表征
大多数用于压电陶瓷的压电性能表征的方法都适用于压电高聚物。 基于共振分析和等价电路的方法可以被用来表征半结晶 PVDF 和其共聚 物， IEEE 标准中有所概述 。
共振分析应用于压电高聚物研究的细节问题在 Sherrit 和 BarCohen 有所探究 。 由于 IEEE 标准方法对高聚物本性的损耗，还需要其 他的表征技术来更精确地描述材料压电性能。 准静态直接法就是一种适应性很强的方法，能够充分研究聚合物 压电响应。 这种直接方法尤其适于非晶高聚物的表征研究。 热激励电流测量（ TSC）方法用于测量高聚物的剩余极化强度，应 变和电荷的直接测量方法用于研究与电场，频率和应力相关的压电系 数。
胡 南,刘雪宁,杨治中. 聚合物压电智能材料研究新进展[A]. 高分子通报,2004.
4.主要应用
4.1 电声换能器
压电高分子材料的比重小，频率响应好，所以特别适合做 电声材料。 利用压电薄膜的横向、纵向效应，可制成扬声器、耳机、扩 音器、话筒等音响设备，也可用于弦振动的测量。
扬பைடு நூலகம்器运用到压电薄膜
压电高分子（高聚物）材料
Piezoelectric Polymer Materials
报告人： 符彩涛 学 号：157692196 材料工程
目录
发展现状 压电高分子
表征与模拟
主要应用 应用前景
1.发展现状
压电高聚物的发展已有三四十年的历史，但至今科技工作者对其压电 性的成因及其性能的研究仍处于探索阶段。
天然压电高分子材料 合成压电高分子材料
① 结晶高分子+压电陶瓷
复合压电材料
② 非晶高分子+压电陶瓷
压电复合材料晶片
2.压电高分子
2.3 性能
具有压电性；
强度及韧性高、导电导热性好、 抗冲击能力强
柔而韧，可制成大面积薄膜，便于大规模集成化； 具有力学阻抗低，易于与水及人体等声阻抗配合。
强度及韧性高、导电导热性好、 抗冲击能力强 1965 年 Harris 和 Allison 等实现了塑料的冲击感应极化，随后对生物高
分子压电性的研究日益广泛。Peterlin 等在 1967 年观察了聚偏氟乙烯( PVDF) 的ε值，也确认了它的压电性。 1972 年日本的北山、中村合作试制了 PVDF + BaTiO3 的柔性复合材料， 又开辟了压电高聚物用于压电复合材料的新途径，使压电高聚物向实用化 研究方向又迈出一步。 如今，PVDF 及其它压电高聚物已作为一种极有前途 的新型压电材料制成各种压电元器件，开始向科技和产业方向拓展。
2.5 压电高分子的结构要求
压电效应是许多非中心对称的陶瓷、聚合物、生物体系的特性。
无论聚合物压电材料的形态如何 （ 半结晶或非晶）压电性能的产 生对聚合物结构都有着五项基本的要求：
存在永久分子偶极 （ 偶极距）； 单位体积中偶极的数量 （ 偶极浓度 N）必须达到一定数值 分子偶极取向排列的能力 取向形成后保持取向排列的能力 材料在受到机械应力作用时承受较大应变的能力。
5.应用前景
在未来的研究中，对压电高分子材料的最新研究领域将主要包括压 电高分子材料性能的增强，加工性能的改善和材料使用温度范围的拓宽。
未来的有可能实现，比如说边打键盘边发电，利用压电高分子材料 的性质，将机械能转化成电能存储，既让使用者的点击与滑移动作转化 成电池的电力。
/watch/27197191080576 31327.html?page=videoMultiNeed
胡 南,刘雪宁,杨治中. 聚合物压电智能材料研究新进展[A]. 高分子通报,2004.
3.表征与模拟
3.2 模拟
模拟高聚物压电行为的方法论根据研究对象特点不同而不同。 这 些方法涵盖了从宏观到微观以及原子规模的范围。 用于高聚物压电材 料的计算方法在许多文献 中都有所讨论。 在一些情况下，模拟可以直接预测一些无法进行实验的行为。 数 值模拟方法可以了解不同偶极的贡献，而通过实验结果则无法推断。 而且模拟方法对于指导新材料的合成也是有很高价值的。 如对于 PVDCN-VAC 的模拟，对于理解由协同运动引起的这类聚合物材料的高 介电弛豫强度有较大的帮助，而这些研究是很难通过实验进行的 。 最近，介观尺度的模拟也被用于描述 PVDF 薄膜的极化反转。
2.压电高分子
2.4 两种特有的材料
优良的压电高分子材料 强度及韧性高、导电导热性好、 抗冲击能力强
密度为压电陶瓷的1/4 弹性柔顺常数要比陶瓷大30倍 柔软而有耐性、耐冲击，既可以加工成几 微米厚的薄膜，也可以弯曲成任何形状， 也利于器件小型化 声阻低，可与液体很好的配合
2.压电高分子
可 变 焦 距 超 声 换 能 器
4.主要应用
4.4 医用仪器
PVDF 的声阻抗与人体匹配的很好，可以用来测量人体的心声、心 动、心律、脉搏、体温、pH值、血压等一系列数据。目前还可以用来模 拟人体皮肤。
4.主要应用
4.5 其他应用 压电高分子材料还可以用于： 地震监测、大气污染检测 各种机械振动、撞击的检测 干扰装置、信息传感器 计算机、通信体统的延迟
4.主要应用
4.2 水声换能器
由于PVDF压电薄膜雨水的声阻抗接近，柔韧性好，能做成大面积薄 膜和为数众多的阵列传感点，且成本低，是制造水声换能器的理想材料。
可用于检测潜艇、 鱼群或水下地球物理 探测，也可用于液体 和固体中超声波的接 送和发射。
4.主要应用
4.3 超声换能器
PVDF 压电薄膜制成的可变焦距超声换能器装置，该装置利用在 PVDF压电薄膜两侧造成一个压力差的办法 , 使薄膜产生形变。 这样可以 通过压力的变化来控制曲率 , 从而使换能器的焦点沿轴向移动 ,当换能器 的曲率与入射声场的曲率 一 致时 , 有最大接收强度。
2.压电高分子
2.3 性能
与压电陶瓷相比： 高聚物同时还具有高的强度和耐冲击性，显著的低介电常数，柔 强度及韧性高、导电导热性好、 性，低密度，和由此带来的对电压的高度敏感性 （ 优异的传感器特 抗冲击能力强 性），低的声阻抗和机械阻抗（ 对于医学和水下应用至关重要）。 高聚物还具有较高的介电击穿电压，比压电陶瓷能够承受更高的 极化电场和工作电场。 压电高聚物还可以实现在薄膜表面形成电极和 选择性区域极化。 基于以上优良性能，高聚物压电材料在技术应用领域和器件配置 中占有其独特的地位。
胡 南,刘雪宁,杨治中. 聚合物压电智能材料研究新进展[A]. 高分子通报,2004.
2.压电高分子
2.4 两种特有的材料
最有使用价值的压电材料
偶极取向可在冷却后被固定，能长期保持极化状态的聚合物电解 质材料。 主要有两种类型： 一种是高绝缘性材料，如聚四氟乙烯和氟乙 烯与丙烯的共聚物，它们具有相当好的保持注入 电荷的能力。 另一种是可极化聚合物，子内存在永久偶极 矩，这种材料极化后，在一定温度范围内可以保 持其偶极子的指向性。
谢谢
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胡 南,刘雪宁,杨治中. 聚合物压电智能材料研究新进展[A]. 高分子通报,2004.
2.压电高分子
2.1 定义
压电高分子材料是指能实现机械效应(压力)和电效应(电压)相互转换 的高分子材料。
强度及韧性高、导电导热性好、 抗冲击能力强
压电薄膜传感器
2.压电高分子
2.2 分类
压电高分子材料的分类：