交联聚丙烯压电驻极体的压电性能及振动能量采集研究

以电子束辐照交联聚丙烯(IXPP)泡沫薄板为原材料,首先利用热压工艺对微观结构进行改性,然后采用电晕充电方法对样品实施极化处理,使之具有压电效应,成为压电驻极体.通过准静态和动态压电系数d33、复电容谱,以及等温衰减的测量,研究了IXPP压电驻极体膜的机电耦合性能;同时考察了基于IXPP压电驻极体膜的振动能量采集器在{3-3}模式下对环境振动能的俘获.结果表明,IXPP压电驻极体的准静态压电系数d33可高达620 pC/N;厚度方向的杨氏模量和品质因数(FOM,d33·g33)分别是0.7 MPa和11.2 GPa^(-1);在50,70和90℃下进行等温老化,经过24 h后,IXPP压电驻极体膜的准静态压电系数d_(33)分别降低到初始值的54%,43%和29%;采用面积为3.14 cm^2的IXPP压电驻极体膜为换能元件,当振子质量为25.6 g,振动频率为820 Hz时,振动能量采集器在匹配负载附近可以输出高达65μW/g^2的功率.

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。

基于压电驻极体的微能量采集

综述了以压电驻极体换能器为核心部件的微能量采集研究,包括压电驻极体的基本物理原理和性能特点,以及该材料在微能量采集领域的应用研究.压电驻极体是具有微孔结构的驻极体材料,其压电效应是基体聚合物的驻极体性能和材料微孔机械结构协同作用的结果,是一类新型人工微结构柔性机电耦合材料.压电驻极体以强压电效应、柔韧、低密度、低声阻抗、薄膜型等为特征,是制备轻量化柔性传感器和机械能量采集器的理想换能材料.压电驻极体已被应用于振动能量采集器、人体运动能量采集器、以及声能采集器的研究中.根据压电驻极体膜受力方向的不同,可以将能量采集器的工作模式分为33模式和31模式两种.本文对基于压电驻极体的三类能量采集器的研究状况进行综述,并讨论未来的发展方向.