论文部分内容阅读
随着电子技术的发展,微型电子设备体积越来越小,功耗越来越低,且需要长时间独立工作,它们所需要的能源也发生了一些变化。传统的供电方式无法有效地为微型电子设备提供能量。驻极体式微型发电机可以有效收集存在于周围环境中的结构振动能,可为小型、低功耗电子设备供电,但对其研制处于起步阶段,其输出功率尚无法满足实际应用的需求。要解决的关键问题是需要表面电荷密度高、稳定性好的高性能驻极体材料。本文在综述现有驻极体材料研究成果的基础上研究了四氟乙烯、六氟丙烯、偏氟乙烯三元共聚物THV驻极体的电荷存储性能和压电性能,并探究了四氟乙烯、六氟丙烯和偏氟乙烯不同组分比对THV薄膜驻极体性能的影响。本文的主要研究内容与取得的结果如下:(1)采用高温熔融热压方法制备了四氟乙烯、六氟丙烯和偏氟乙烯不同组分比的THV221、THV500和THV815薄膜材料。(2)研究了热极化温度对THV薄膜驻极体的电荷存储性能的影响。结果表明,THV221的电荷存储性能较差;对THV500和TV815而言,极化温度在熔点附近时电荷存储性能较好,极化温度偏离熔点较大时电荷存储性能明显下降。(3)研究了热极化电场强度对THV薄膜驻极体的电荷存储性能的影响。结果表明,在不同极化电场条件下,不同组分比的THV呈现不同的电荷存储性能。对THV221而言,任何极化电场条件下,表面电位很低。对THV500而言,均形成同号电荷驻极体,极化电场在8-10MV/m之间时,THV500的电荷存储性能最佳。对THV815而言,极化电场大于等于25MV/m时,形成同号电荷驻极体,电荷存储性能较好;极化电场降至15MV/m以下时,形成异号电荷驻极体,在11MV/m达到最佳。(4)研究了热极化充电方法形成的THV材料的压电性能。结果表明,THV221和THV500具有良好的压电特性,THV815压电性能较差。THV221的压电系数d33最高可达235pC/N,THV500最高可达330pC/N,而THV815最高仅为30pC/N。(5)热极化温度对THV221和THV500薄膜驻极体压电性能的影响研究表明,压电性能与极化温度有明显的相关性。在熔点以下,热极化温度越高,THV221和THV500压电系数越高,接近熔点时达到最高。(6)在不同极化电场下对THV221和THV500的研究结果表明,压电系数随极化电场的增加而增加。当极化电场达到8.1MV/m时,THV221压电系数达到最高;当极化电场高于10MV/m后,THV500压电系数达到最高且基本保持恒定。