【摘 要】
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环境友好型的聚乳酸（PLA）基材料因生物相容性、完全可降解广泛应用于环保包装、生物工程以及消费电子产业等领域。本文通过对聚乳酸这类环境友好型材料进行研究,着重于介电储能性能以及压电驱动器的实验分析。通过溶液浇铸法和高温拉伸工艺制备了高质量的聚左旋乳酸（PLLA）和聚右旋乳酸（PDLA）介质薄膜,在一定的温度范围内,展现出良好的介电、压电功能特性。PLA分子中含有C=O极性基团键,10/3螺旋结构难
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环境友好型的聚乳酸（PLA）基材料因生物相容性、完全可降解广泛应用于环保包装、生物工程以及消费电子产业等领域。本文通过对聚乳酸这类环境友好型材料进行研究,着重于介电储能性能以及压电驱动器的实验分析。通过溶液浇铸法和高温拉伸工艺制备了高质量的聚左旋乳酸（PLLA）和聚右旋乳酸（PDLA）介质薄膜,在一定的温度范围内,展现出良好的介电、压电功能特性。PLA分子中含有C=O极性基团键,10/3螺旋结构难以形成较大铁电畴,表现类顺电行为。以共价键连接,内部较少自由电子,使薄膜具备了较大的介电击穿强度。经过拉伸,薄膜仅存在单一取向α相。未拉伸的PDLA在最高击穿电场450 MV/m下表现出6.5 J/cm~3的能量密度和74%充放电效率。经过拉伸处理后在击穿电场730 MV/m下表现出18.5 J/cm~3的能量密度和95%的充放电效率。为验证材料的热稳定性,在100℃下保温30分钟后,仍可在电场620 MV/m时获得11.2 J/cm~3的密度和76%的效率。PLLA和PDLA为半结晶型聚合物,其结晶相的结构属于正交晶系。对薄膜施加外力,所有原子发生位移,特别是COC键和C=O键平面旋转。具有较大偶极矩的C=O键位移,改变整个分子链极性,导致PLLA在剪切方向产生压电性。常温下,PLLA和PDLA薄膜的d14压电系数分别为10.7p C/N和9.6 p C/N。通过油浴加热,在80℃时,PLLA薄膜表现出最大压电系数12.2 p C/N。根据剪切方向压电性,设计圆筒振动旋转驱动器,采用高频、低电压驱动。施加电压为65V,4.65 k Hz的交流源,顺时针旋转的转速为186 rpm。
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