多孔PTFE/FEP复合驻极体膜的压电性研究

本文报道采用高温熔融粘合工艺和电晕注极方法制备了由多孔PTFE/FEP复合而成的空间电荷驻极体压电膜.根据Kacprzyk等人提出的复合驻极体膜的压电模型,结合等温表面电位衰减和压电系数衰减测量结果,研究了制备工艺对复合膜压电活性的影响.结果表明压电效应的大小不仅取决于捕获在材料中电荷密度的大小,还与被捕获电荷在材料中的存在形式和分布有关.     

P(VDF-TFE-HFP)/PTFE双层膜的驻极体特性

通过栅控恒压电晕充电,等温表面电位衰减测量．电荷TSD(charge TSD)和热刺激放电(Thermally Stimulated Discharge．TSD)电流谱分析,首次研究了以聚四氟乙烯(PTFE)为基的偏氟、四氟乙烯和六氟丙烯三元共聚物P(VDF—TFE—HFP)构成的双层膜的驻极体性质。TSD电流谱分析说明这种复合驻极体材料是极性驻极体,即体内同时包含有空间电荷和有序取向的偶极电荷。实验结果还指出：通过对双层膜系的PTFE面充电形成的驻极体的空间电荷热稳定性明显优于传统的铁电聚合物驻极体PVDF。适当提高充电温度和充电后的等温老化储存可以改善电荷稳定性,由于该三元共聚物的高弹性柔量(顺度)和双层膜拥有的优良电荷储存能力,其压电活性高于PVDF．     

多孔PTFE/P(VDF-HFP)复合膜的驻极体性质

通过栅控恒压负电晕充电、等温表面电位衰减测量、热刺激放电(Thermally Stimulated Discharge,TSD)电流谱分析、电荷TSD和压电d33系数测量等方法,首次研究了将旋涂在基片上的含一定溶剂的聚偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物(P(VDF-HFP))薄膜与多孔聚四氟乙烯薄膜均匀压合形成的多孔PTFE/P(VDF-HFP)双层复合膜系的驻极体性质.从多孔PTFE面充电的双层膜具有较从P(VDF-HFP)面充电优异的多的电荷热稳定性.使用介电谐振谱测量的双层膜的压电d33系数(31pC/N)是传统的铁电聚合物材料PVDF相应值(15 pC/N)的2倍左右.     

FEP和多孔PTFE复合膜铁电驻极体的压电性及电荷动态特性

报道了将致密的FEP和多孔PTFE交互层叠在一起，采用热粘合的方法制备出具有孔洞结构的聚合物复合膜，然后经电晕极化处理使该复合膜成为铁电驻极体。最后用准静态方法测量该铁电复合膜的压电系数d33，并通过热刺激电流放电（TSD）电流谱和等温衰减研究了FEP和多孔PTFE复合膜铁电驻极体的电荷动态特性。结果表明：该复合膜的压电系数d33可达200～500pC/N，在0～12kPa的压强范围内呈现出良好的线性，并且在90℃下老化160min后仍保持在原来的43％且趋于稳定；FEP和多孔PTFE复合膜铁电驻极体电荷在热激发脱阱后复合途径主要有2种：一种是沿着固体介质的表面迁移与异性电荷复合，另一种是穿过固体介质层与异性电荷复合。在低温区（7512附近）前者占优，高温区（120℃附近）后者占优。     

单层及多层PP蜂窝膜驻极体的压电性

经压力膨化处理后,以正逆压电系数d33测量研究了一种经无栅电晕充电的国产商用聚丙烯蜂窝膜(cellular PP,商品名PQ50)驻极体的压电性.经过优化工艺参数压力膨化处理后的PQ50蜂窝膜呈现600pC/N以上的准静态压电系数,这一量值约为PVDF相关系数的40倍.而通过将单层PQ50蜂窝膜驻极体粘贴形成合理的多层结构,得到的复合膜系压电系数d33高达2010pC/N,约为PZT压电陶瓷相应系数的3倍.从而为拓宽这类新一代的非极性孔洞聚合物压电功能膜应用领域,推动其应用进程提供了一定的理论和技术依据.     

氟聚合物复合膜驻极体对大肠杆菌的抑制作用

探讨多孔聚四氟乙烯(PTFE)/氟化乙丙烯共聚物(FEP)复合膜驻极体的制备和储电性,以及该复合膜驻极体对大肠杆菌的抑制作用。首先通过辊压工艺制备出不同开孔率PTFE/FEP复合膜,利用电晕极化工艺使复合膜成为驻极体,然后利用等温表面电位衰减和开路热刺激放电电流谱的测量表征驻极体中电荷的存储稳定性,最后观察了驻极体膜对大肠杆菌的抑制作用。结果表明,对于相同开孔率的PTFE薄膜,PTFE的厚度越大,复合膜系的电荷储存稳定越好。经过开路热刺激放电(TSD)后,复合膜系中剩余的深阱电荷量约占总电荷量的47%。对于相同厚度的PTFE薄膜,开孔率大的复合膜系的电荷储存稳定性优于开孔率小的复合膜系,这是因为大开孔率导致脱阱电荷迁移途径增长的缘故。作用48h,复合膜驻极体对浓度为100cfu/mL大肠杆菌溶液的抑菌率可达96%。     

纳米Ni粒子/PTFE复合磁性膜的制备及表征

采用双向膜相扩散控制原位化学沉积方法,在聚四氟乙烯(PTFE)膜孔道中及膜面上原位化学沉积、生长磁性纳米Ni粒子,制得纳米Ni粒子/聚合物磁性复合膜.探讨了制备条件对复合膜磁性能的影响,并用XRD和SEM等手段对磁性复合膜的结构、组成进行了表征.结果表明,复合膜膜孔中及膜表面上均有纳米级Ni粒子生成,且膜孔中的Ni粒子对复合膜磁性能具有显著影响.     

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.     

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.     

底膜对PEG/PVDF复合膜脱硫性能的影响

选用N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺和磷酸三乙酯3种不同溶剂,采用浸没沉淀相转化法制备出3种不同孔径的PVDF超滤膜,刮涂PEG后制得PEG/PVDF复合膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等对底膜与复合膜的形貌、官能团和结晶度进行分析.计算了PVDF底膜的孔尺寸和孔隙率,测试了底膜的超滤性能和PEG/PVDF复合膜的脱硫性能.结果表明,底膜对PEG/PVDF复合膜脱硫性能的影响很大,与N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基乙酰胺相比,选用磷酸三乙酯作溶剂时制备的PVDF超滤膜最适合做支撑底膜,复合膜的脱硫性能最好.     

温度和湿度对聚四氟乙烯多孔驻极体膜压电活性稳定性的影响

研究了具有开放性孔洞的聚四氟乙烯(voided polytetrafluoroethylene,PTFE)多孔膜和PP蜂窝膜(polypropylene cellular)的驻极体行为和压电活性的温度效应。研究结果指出：和PP蜂窝膜驻极体相比．PTFE多孔膜驻极体呈现出突出的电荷储存和压电活性的温度稳定性;研究了这类稳定性的驻极体和材料的结构根源。PTFE多孔薄膜驻板体这种压电活性的温度稳定性主要依赖于这类驻极体材料电荷储存及材料的本征性能(如力学性质等)的温度稳定性。实验结果还说明：PTFE多孔膜突出的压电系数温度稳定性使它大大扩展了以包括PP在内的空间电荷型多孔膜研制的压电功能元器件的耐温要求。本文还讨论了环境因素(如相对湿度)对这类功能膜压电活性的影响,分析了环境湿度对压电活性影响的结构根源。     

用膜相渗透化学镀法制备NiCo/PTFE磁性复合膜

为促进金属粒子在膜孔中生成,采用膜相渗透和化学镀结合的方法,研究了化学镀NiCo/PTFE磁性复合膜的工艺.在正交试验结果基础上探讨了主盐离子浓度比、NaOH浓度、N2H4浓度、反应温度和反应时间对NiCo/PTFE复合膜中金属含量和磁性能的影响.本工艺最佳配方为:0.14 mol/L CoCl2·6H2O,0.06 mol/L NiCl2·6H2O,0.90 mol/L NaOH,0.45 mol/L C4H4O6KNa·4H2O,0.45 mol/L N2H4·H2O;最佳参数为:70～75℃,75 min.结果表明,相对于传统的双面金属化处理,引入膜相渗透的单面活化有助于镍钴金属粒子在膜孔内原位生成.     

化学改性对气体压力膨化孔洞聚丙烯膜的压电热稳定性和机电性能的影响

通过压电d33系数等温衰减测量、热刺激放电（TSD）技术及介电谐振谱分析，研究了孔洞PP原膜及其化学改性膜在经历相同的压力膨化和热处理工艺后的压电热稳定性和机电性能。对比性地研究了90℃膨化和RT膨化对孔洞PP膜压电热稳定性和机电性能的影响。结果表明：化学改性及热膨化工艺改善了孔洞PP膜的压电热稳定性和机电性能，且90℃膨化改性膜比RT膨化改性膜具有更好的压电热稳定性和机电性能。     

PZT陶瓷粉体及其PVDF压电复合材料的制备与性能

采用溶胶-凝胶法合成PZT压电陶瓷粉体,经XRD和SEM分析显示,陶瓷颗粒已形成了钙钛矿型结晶相,颗粒大小在0.1~1μm之间。采用溶液共混法将PZT粒子均匀分散于PVDF基体中,制备了PZT/PVDF压电复合材料。结果表明,增加PZT含量有利于复合材料压电性能的提高,当陶瓷体积分数达70%时,复合材料的压电常数最高。     

膨体聚四氟乙烯微孔-聚氨酯复合膜的制备

由于膨体PTFE微孔膜在使用中会受到污染而影响其耐水压,通过PTFE/PU复合膜可有效解决此问题.在PTFE膜表面涂覆PU溶液可制备PTFE/PU复合膜,研究发现,PU溶液组成和固化条件对PTFE/PU复合膜剥离强度有很大影响,丁酮 DMF、乙酸乙酯 DMF、甲苯 DMF均可作为PU在PTFE膜上的涂层溶剂;先低温后高温的固化方法有利于提高复合膜剥离强度.     

聚偏氟乙烯电纺纤维膜的制备及其热释电性能研究

β晶相的聚偏氟乙烯(PVDF)由于具有强压电和热释电特性,被广泛应用在能量收集、红外探测等领域。采用静电纺丝技术制备PVDF纤维,通过SEM以及XRD表征,研究了溶剂组成、溶液浓度和纺丝液供给速度等纺丝参数对PVDF纤维膜形貌和β晶相含量的影响,制备出连续、均匀、直径约600nm的PVDF纤维。另外,测试了PVDF纤维膜对不同调制频率的3.4μm波长红外光的热释电响应特性。     

P(VDF/CTFE)共聚物薄膜的驻极体行为

通过不同条件下的正负电晕充电,等温表面电位衰减测量,热刺激放电（TSD）电流谱分析和热脉冲技术,首次研究了偏氟乙烯（VDF）和三氟氯乙烯（CTFE）共聚物P（VDF／CTFE）的驻极体性质,结果指出：共聚物驻极体的空间电荷热稳定性明显优于PVDF;TSD谱分析说明这种材料驻极体也是极性驻极体,即体内同时包含有偶极和空间电荷。本文还对样品的正负电晕充电后的电荷储存稳定性做了对比;研究了材料的能阱分布,确定了样品在不同温度电晕充电时平均电荷重迁移规律。     

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。