孔洞结构聚丙烯铁电驻极体薄膜的压电性研究

为了提高孔洞结构聚丙烯(cellular PP)铁电驻极体的压电性能,采用高压气体膨化技术对材料进行了改性处理,并利用准静态和干涉仪测量方法,对经处理的cellular PP铁电驻极体薄膜的压电效应进行了研究.结果表明:气体膨化工艺能够明显提高cellular PP铁电驻极体薄膜的压电活性:这种突出的压电活性源干膨化膜杨氏模量Y的降低和电极化能力的提高;压电系数d33随频率的增加呈现下降趋势:从0.01 Hz下的1200 pC/N降低到共振频率附近的350 pC/N;对于不同参数处理的样品,它们的共振频率在150～400 kHz;大多数样品的d33在0.2～10 kPa的范围内没有明显的变化,但是高于10 kPa,d33随之下降;cellular PP铁电驻极体薄膜d33的热稳定性与非孔洞型PP驻极体薄膜的电荷储存热稳定性相当.     

SiO_2薄膜的微观结构与驻极体特性的相关性研究

SiO2驻极体具有优异的电荷储存能力,其具有器件制作工艺可与微机械加工技术兼容、适合集成化生产等优点,一直是微器件和传感器领域研究的热点。采用电晕充电和表面电位测试等技术研究了等离子增强化学气相沉积(PECVD)和电子束蒸发两种方法制备的SiO2薄膜的驻极体特性,发现PECVD方法制备的SiO2薄膜的驻极体性能明显优于电子束蒸发制备的SiO2薄膜。结合扫描探针显微镜、X射线衍射及激光拉曼光谱等技术对两种薄膜的结构分析表明,其性能差异与薄膜形貌和微观结构密切相关。PECVD方法制备的非晶SiO2薄膜由纳米级非晶颗粒组成,颗粒间存在大量无序度较高的界面,由此产生的"界面陷阱"是导致PECVD制备的SiO2薄膜具有更佳电荷存储稳定性的根本原因。     

聚丙烯孔洞型铁电驻极体薄膜的压电性研究

利用准静态法和激光干涉法测量正、逆压电d33系数,研究了经压力膨化处理的聚丙烯孔洞型铁电驻极体薄膜压电系数的压强和频率特性及其热稳定性.结果表明,聚丙烯薄膜经压力膨化处理后,其压电性能改善的原因是:压力膨化处理既能有效地降低孔洞膜的弹性模量Y,又能增强其储电能力.聚丙烯孔洞膜的压电d33系数在激励信号压强为0.2～4kPa的范围内基本保持恒定,但当其值高于4kPa时,d33系数出现了明显的下降.聚丙烯孔洞膜的压电d33系数随频率上升而下降(即从0.001Hz时的1200pC/N降低到其机械共振频率附近时的350pC/N),是与材料的弹性模量Y随频率的上升而增加直接相关.对不同工艺参数制备的样品,其机械共振频率位于150～400kHz范围内.实验结果还表明:聚丙烯孔洞膜的压电d33系数的热稳定性与非孔洞型聚丙烯驻极体薄膜的电荷储存热稳定性相近.     

微孔结构交联聚丙烯驻极体的储电性研究

压电驻极体是以双极性空间电荷驻极体为基体的新一类人工微结构压电功能材料,其压电性能与基体材料的储电性有直接关系.采用等温表面电位衰减测量和开路热刺激放电实验方法,研究了经热压处理的交联聚丙烯(XPP)膜中电荷储存稳定性和电荷动态特性.结果表明,XPP中正电荷的储存稳定性强于负电荷;在老化温度低于90℃时,经过5120min时间老化,正电晕充电样品的表面电位仍然能够维持在初始表面电位的90%以上,而负电晕充电样品却低于86%;热激发脱阱的负空间电荷在驻极体内电场的作用下迁移的过程中大部分被更深的能阱捕获,即脱阱电荷的榆运规律受快再捕获效应控制.     

聚丙烯孔洞驻极体薄膜的突出压电活性及其应用研究

聚丙烯(PP)孔洞膜可呈现高达1000pC/N的准静态压电d33系数,是久负盛名的铁电聚合物PVDF相应系数的50倍以上,可和压电陶瓷相媲美.基于国内外最新研究成果,综述了PP孔洞膜的制备技术、极化方法、压电活性以及可能的应用前景.     

氟化乙丙烯共聚物薄膜驻极体电荷存储性能与电晕产生模式相关性

采用在直流稳态、高频脉冲和交变电场作用下的电晕放电对氟化乙丙烯共聚物(FEP)薄膜材料进行注极,通过等温表面电位测量和热刺激放电技术考察了FEP驻极体的电荷存储特性,依据电晕放电等离子体鞘层模型对实验结果进行了分析,研究了电晕产生模式对FEP薄膜驻极体电荷存储性能的影响。结果表明,电晕注极FEP薄膜驻极体的表面电位稳定性与电晕产生模式、电晕极性有关,但是电荷存储机制只与电晕极性有关。脉冲电晕注极时的稳定性优于稳态电晕注极,但其初始表面电位值较低。交变电场电晕注极获得的驻极体,呈现负极性。不同电晕放电模式在材料表面形成的等离子体鞘层的组成和厚度不同,是FEP驻极体性质不同的主要原因。     

聚丙烯包装薄膜形变性能的研究

采用拉伸实验,研究形变速率对聚丙烯包装薄膜屈服强度和断裂强度的影响,同时研究在80℃条件下热氧老化处理聚丙烯包装薄膜后,老化时间对材料屈服强度和弹性模量的影响。     

PVDF薄膜驻极体研究的新进展

PVDF是一种多功能的有机材料,它与其它聚合物相比具有很强的压电和热释电性能,加上它的机械韧性和可塑性,容易制成很薄的薄膜等特性,是研制传感器的优良材料。所以,20多年来一直吸引着众多的科技工作者对它进行研究。1991年9月在柏林召开的第7届国际驻极体会议上很明显地反映出PVDF在驻极体研究领域所占的重要地位。本文着重根据这次会议的信息,对PVDF薄膜驻极体研究的新进展作一介绍和评述。     

异丙醇处理对熔喷聚丙烯驻极体空气净化材料性能和结构的影响

本文通过测试过滤效率和阻力、热刺激放电谱、X射线衍射谱以及扫描电镜观测,研究了异丙醇浸泡和熏蒸对材料驻极体性能及微观结构的影响。结果表明,异丙醇浸泡与熏蒸都可以使材料中的电荷完全消失,但不会影响材料的晶相结构。浸泡后材料的剩余过滤效率比熏蒸后的高。浸泡与熏蒸对材料过滤阻力的影响不大。     

聚丙烯压电驻极体的振动能量采集研究

以线性聚丙烯(PP)为原材料,经压缩气体膨化处理和电晕极化处理后,使其具有压电效应,并将其应用在振动能量采集器中。结果表明,PP压电驻极体在厚度方向上的弹性模量和机械品质因数(FOM,d33·g33)分别为1.7 MPa和8.4GPa~(-1),利用面积为3.14cm~2单层膜进行能量采集,当振子质量为25.6,33.7和57.7g时,其共振频率分别为2 300,2 000和1 800 Hz,在各自的匹配负载条件下,获得的输出功率分别为10.1,13.2和16.9μW/g~2。将两片PP膜电学串联,当振子质量为33.7g时,在共振频率1 400Hz和匹配负载4.3 MΩ的条件下,可以获得的输出功率为15μW/g~2。     

硅氮薄膜的摩擦性能与其表面能的相关性

采用非平衡磁控溅射沉积技术,在钴合金表面制备了一系列硅氮薄膜。借助接触角、原子力显微镜考察了离子轰击能量对硅氮薄膜表面形貌和能态的影响;并在不同的测试环境中对薄膜摩擦学性能进行了研究。结果表明,通过调整离子轰击能量,能影响薄膜的表面润湿性,改善薄膜的摩擦学性能。随基体负偏压的提高,色散分量对薄膜表面能的贡献提高,薄膜的亲水性提高;大气环境下,薄膜与SiC球的摩擦系数维持在0.4~0.6之间,湿环境下,薄膜的摩擦系数大幅下降,稳定在0.18左右。硅氮薄膜是一类具有两性分子特性的功能材料,表现出良好的湿环境摩擦学性能,是一类极具潜力的人工关节生物机械保护薄膜。     

聚丙烯驻极体的恒流源电晕充电

本文讨论了聚丙烯驻极体恒流电晕充电期间电荷的建立。分析了恒流电晕充电后,聚丙烯驻极体的开路TSD(Thermally Stimulatod Dischar-ge)电流谱及充电后注入样品电荷的平均电荷重心的迁移规律和恒压电晕充电相比较,揭示了恒流充电能将更多的电荷注入聚丙烯体内。因此,恒流电晕充电能明显地改善聚丙烯驻极体的电荷贮存稳定性。     

聚丙烯包装薄膜表面沉积羟基磷灰石改性研究

羟基磷灰石具有稳定的结构,常用作人工骨质材料,在包装塑料薄膜表面沉积羟基磷灰石是一种新的尝试.采用交替沉积法在聚丙烯薄膜表面沉积羟基磷灰石.扫描电镜照片显示羟基磷灰石均匀地分布在薄膜表面;接触角测试结果显示,薄膜表面接触角从99.8°降低到60.3°;透氧性能测试显示,氧气渗透系数为原薄膜的一半.这些结果表明,聚丙烯包装薄膜表面沉积羟基磷灰石能有效地提高其亲水性能和阻隔性能.     

一种基于聚丙烯孔洞型铁电驻极体薄膜的新型传感器

采用聚丙烯孔洞型铁电驻极体薄膜作为机电转换材料,将其层叠封装制成压力传感元件,并设计电荷放大器将其输出信号放大,用无线发射模块/无线信号接收模块连以信号处理模块,做成无线传感器。这种无线传感器可用于报警、运动监测。     

六氟丙烯等离子体处理对聚丙烯驻极体性能的影响

以六氟丙烯(C3F6)为反应气体,通过等离子体激发使聚丙烯(PP)微粉表面氟化,并以此为原料采用热极化驻极制备了氟化改性PP驻极体.使用红外光谱、能谱分析、扫描电镜、差示扫描量热分析、X射线衍射、接触角测试仪及振动式电容静电计对氟化改性PP驻极体进行了表征,研究了氟化改性对其驻极性能的影响.研究结果表明,低温六氟丙烯等离子体处理PP微粉接枝了六氟丙烯;等离子处理后的PP微粉疏水性提高,水接触角最大为126°;在功率400 W下,随着等离子体处理时间的延长,氟化改性PP微粉表面氟含量先增大后减小;处理15 min时,表面氟含量达到最大值0.88％;驻极电压一定时,氟含量越高驻极体的初始表面电位越大,且储存电荷能力提高;等离子体氟化改性对PP结晶行为没有明显影响;热极化驻极由于存在外电场作用力,驻极体的熔融峰值增大约8℃;氟化改性PP驻极体对大肠杆菌有良好的抑菌活性.     

类金刚石薄膜的表面性能研究

利用微波-ECR等离子体源全方位离子注入设备,采用PSII与PSII+PECVD工艺在医用316L不锈钢上制备碳改性薄膜.Raman光谱分析表明,薄膜为典型的类金刚石(DLC) 薄膜.静态接触角测量技术研究表明:在酸碱溶液中,DLC薄膜表面价键遭到破坏,稳定性降低.不同工艺制备的DLC薄膜表面能在40mN/m左右,极性分量大于色散分量,呈现出疏水性质.DLC薄膜表面能高低取决于表面碳碳键与粗糙度的变化.     

聚乙烯晶态薄膜表面结构的研究

用离子团束－飞行时间质谱（ICB－TOFMS）系统制备了聚乙烯（PE）晶态薄膜。用透射电子显微镜（TEM）分析了样品结构，得到了结晶完善的晶片和（010）面的晶格结构条纹像。用扫描隧道显微镜（STM）分析了这种样品的表面结构，观察到了PE（001）和（010）面的表面形貌。