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聚偏氟乙烯(Polyvinylidenefluoride,PVDF)是目前已知的压电性能最强的聚合物材料,在能源、生物、传感器等领域有着广泛的应用。PVDF有α、β、γ、δ和ε五种晶相,其中以β相的压电性能最好,而拉伸极化是β相形成及取向的最基本方法。电纺直写相较于传统的静电纺丝在制备高性能PVDF纳米纤维方面具有明显的优势。本文主要围绕以下问题开展深入研究。 搭建实验平台,采用“刺破”的方式进行纤维的制备,系统考察了电纺直写参数对纤维形貌及其晶相的影响,采用FT-IR、XRD技术分析了电纺直写PVDF纤维的晶相特征,并借助Gregorio方程对电纺直写纤维膜压电β相的含量(最大为61.95%)进行了分析。结果表明供液速度对纤维的形貌影响最大,收集板运动速度对β相的形成具有重要作用,其他因素影响较小。 利用动态气压测试系统对不同参数下制备的PVDF纤维进行检测,随着气压的增大,纤维输出电压逐渐增大。电压和极间距对纤维压电性能的影响最大,供液速度和收集板运动速度影响较小。结合β相含量的测试结果,发现电场对纤维的极化起关键作用,而收集板产生的机械拉伸则是诱导β相产生的重要因素。 初步实现电纺直写PVDF压电纤维与硅微结构的集成应用。制备PVDF压力传感器原理样机,测试结果表明,随着气压的增大,输出信号逐渐增强,最终获得传感器原理样机的灵敏度为2214.4mV/MPa,最优线性度为2.80%。