PVDF智能传感器的研究

讨论了ＰＶＤＦ材料的结构及特性，介绍研制成功的多种以ＰＶＤＦ为敏感材料的用于机器人智能抓取的传感器的，并讨论了传统器应用实验及发展前景。     

封装厚度和位置对PVDF压电薄膜传感器电荷量的影响

近年来,聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜传感器因可无源供电而得到广泛研究。PVDF压电薄膜传感器在使用时会进行封装,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜是常用的封装材料。为了探究封装材料厚度和封装位置对传感器响应电荷量的影响,设计了6种封装厚度和封装位置不同的传感器,在不同频率下测定其产生的电荷量。结果表明：在0～20Hz和80～100Hz范围内,选择100μm或125μm的封装厚度可得到更多的电荷量;封装位置同样会影响电荷量的产生。同时分析了封装位置影响传感器产生电荷的机理。     

抗高冲击加速度压力传感器结构设计

本文介绍一种高冲击加速度环境下使用的高压传感器结构设计。包括指标的确定、主要结构特点和加速度灵敏度补偿结构计算等。动、静态标定结果表明,采用“全隔离”抗应变测压结构,解决了600MPa压力传感器耐8×10~4gn高冲击过载问题。     

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。     

PVDF/SMA共混膜的制备与性能

通过马来酸酐和苯乙烯合成了苯乙烯/马来酸交替共聚物(SMA),并按不同质量比与聚偏氟乙烯(PVDF)共混,通过溶液相转化成膜法制备了PVDF/SMA共混膜。采用红外光谱、扫描电镜、膜通量测试等对不同铸膜液所形成膜的结构和性能进行了研究。结果表明,随着铸膜液中交替共聚物含量增大,所成膜及膜表面交替共聚物含量增大,膜孔尺寸增大,膜孔隙率升高,纯水通量增大,蛋白质截流能力下降,膜表面亲水性和耐蛋白污染能力增强。     

F2.4微孔膜的制备及在膜蒸馏过程中应用的初步研究

采用相转化法制备了F2 4的疏水微孔膜 ,并对F2 4和PVDF微孔膜的机械性能以及疏水性等方面进行了对比 .结果表明 ,F2 4微孔膜在拉伸时的应变以及断裂伸长率约为PVDF微孔膜的 6～ 9倍 ;其接触角 (77 4°)也大于PVDF膜的接触角 (6 6 7°) .尽管膜蒸馏的数据显示F2 4微孔膜的蒸馏通量尚不及PVDF膜 ,但通过调节各项制膜参数 ,F2 4可能具有良好的应用前景     

PVDF/PMMA/PEG型聚合物隔膜的制备

为提高锂离子电池聚偏氟乙烯(PVDF)基聚合物隔膜对电解液体系的亲和性和导电性,引入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)与聚偏氟乙烯(PVDF)进行共混,并添加有机增塑剂聚乙二醇PEG-400对PVDF基聚合物隔膜进行改性研究。采用先干法后湿法的相转化方法制备PVDF/PMMA/PEG型聚合物隔膜。通过对制备的聚合物隔膜的孔隙率、吸液率、微观形貌和电化学性能的分析研究,确定制膜的最佳工艺条件为聚合物占溶剂质量百分比为8%,PVDF∶PMMA=7∶3,增塑剂含量为30%,非溶剂含量为3%,反应温度为45℃,在此最佳工艺条件下制备的PVDF/PMMA/PEG隔膜的离子电导率可达2.848 m S/cm,对电解液体系的亲和性和导电性得到显著提高。     

PVDF／PMB的相容性与结晶结构研究

用DSC、动态力学测试、WAXD等手段,对聚偏氟乙烯(PVDF)与甲基丙烯酸甲酯-丁二烯无规共聚物(PMB)共混体系的相容性和结晶结构进行了研究。结果表明,PVDF/PMB为半相容体系,晶胞参数与组分比无关,结晶度、微晶尺寸随PMB含量的增加而降低,晶格畸变则随PMB含量的增加而增大。     

TiO_2改性PVDF/PMMA复合薄膜的制备及其性能

以二氧化钛(TiO2)为填料,聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基体,通过熔融共混制备PVDF/PMMA/TiO2复合薄膜,采用扫描电子显微镜、紫外/可见分光光度计、差示扫描量热仪和力学性能测试等方法表征了其各种性能。研究表明,PVDF与PMMA有良好的相容性,TiO2可以均匀的分散在基体中;TiO2的加入对材料的力学性能产生一定的影响,同时通过剥离实验对PVDF/PMMA/TiO2复合薄膜的粘结性能进行了表征。     

基于聚偏氟乙烯的柔性呼吸传感器研制和性能研究

鉴于睡眠呼吸暂停综合症实时监测的必要性,设计了一种基于聚偏氟乙烯(PVDF)的便携式柔性呼吸传感器。采用环膜结构作为整体结构,以亲肤凝胶为基底,粘贴在人体腹部。利用ANSYS Workbench 18.0的ACT-PiezoAndMEMS-v180.1压电分析模块对PVDF环膜结构进行应力变形分析,找出能够产生最大变形效应的拱高作为最佳设计结构,旨在采集最强呼吸信号。另外通过信号调理电路放大采集信号,输出标准的呼吸电压信号。经过人体佩戴测试,得出正常呼吸波形图和呼吸暂停波形图。测试波形数据结果显示:该传感器测量准确,可实现家庭就地实时监控,为后续该结构在家庭监护方向的推广提供了依据,也为与之配套的监控系统开发奠定了基础。     

PVDF传感器在爆炸近区超压测量中的应用研究

凝聚相炸药爆炸产生强冲击波、电磁脉冲和光热效应,爆炸近区测试环境非常复杂,常规压阻式硅压力传感器难于满足测试要求。为准确测量装药近区爆炸参数给工程防护结构的爆炸毁伤评估提供参考依据,基于PVDF压电薄膜制作压力传感器,采用分离式霍普金森压杆（SHPB）对自制传感器进行标定;进行TNT化爆试验对自制PVDF传感器测试效果进行考核,并提取试验结果与AutoDyn软件计算结果进行比较。对比表明,测量值与计算值偏差小于10%,爆炸近区超压的试验测量可采用防干扰处理后的PVDF压电传感器解决。     

KNN/PVDF纳米复合膜的制备及介电性能研究

采用聚合物前驱体法合成了K0.5Na0.5Nb O3(KNN)纳米粉体。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表明,制备出的KNN粉体为单一的纯钙钛矿结构,并且其晶粒尺寸在15~25 nm之间。采用溶液混合法制备了KNN/聚偏氟乙烯(KNN/PVDF)纳米复合膜,研究了KNN纳米粉体的含量对复合膜微观形貌和介电性能的影响。结果表明,KNN纳米粉体均匀地分散在聚偏氟乙烯(PVDF)基体中,KNN/PVDF复合膜材料的介电常数和介电损耗均随着KNN含量的增加而增加。在1 k Hz下,当KNN质量分数为20%时,复合膜的介电性能较为优越,其介电常数为29.9,介电损耗为0.053。     

PZT含量对PZT/PVDF复合材料性能的影响

采用流延工艺,在ITO玻璃衬底上制备了不同质量分数的锆钛酸铅(PZT)/聚偏氟乙烯(PVDF)热释电复合材料。采用X射线衍射方法对复合材料极化前后的物相变化进行了对比分析,通过扫描电子显微镜分析了不同PZT质量分数复合材料的界面特征。从热释电探测器件的实际要求出发,利用介电阻抗测试仪、动态法热释电系数测试系统等仪器系统地测试了复合材料体系中PZT含量对材料热释电性能和介电性能的影响。结果显示,在PZT质量分数为50%时,制得了热释电系数p为4.1nC/(cm2.K)的性能优良的热释电复合材料。     

纳米TiO2共混改性PVDF复合膜的制备和性能

将锐钛矿TiO₂纳米颗粒共混于铸膜液中,用溶致相转换分离法制备了纳米TiO₂改性PVDF膜,并对复合膜的结构进行了表征,研究了TiO₂纳米粒子含量对复合膜性能的影响。结果表明,随着TiO₂纳米粒子含量的增加,复合膜的表面水接触角降低、亲水性提高,纯水通量逐渐增加（TiO₂浓度<8%）,复合膜对于蛋白质吸附量降低、膜的抗污染能力提高。当LiC1的浓度（质量分数,下同）为2%、PEG600的浓度为2%、PVDF的浓度为20%、TiO₂的浓度为5%-8%时,杂化膜的孔径大小均匀,TiO2颗粒负载于PVDF膜的骨架中。与PVDF膜比较,TiO₂/PVDF复合膜的亲水性提高、对蛋白质的吸附降低、抗污染能力增强。此复合膜对Cu（Ⅱ）表现出良好的吸附-脱附性能,在150 min内对Cu（Ⅱ）的吸附率为82.19%。     

PMN-PT单晶与陶瓷在性能及相变方面的特点

着重介绍了用Ｂridgman方法生长的（１-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-PT)固溶体单昌在介电,压电、热释电性能及相应方面的一些特点;①异常高的电常数d33(高达３０００pC/N以上）,耦合系数kg(在０．６以上）,k33(达０．９０）,高的介电常数ε（高达５００甚至更高）,低的Ｑm值（约６０）,热释电系数也较高。②强烈的各向异性。③随着ＰＴ含量的增加,系统的弛豫行为逐渐减弱,在x=0．３３时,材料在室温下成为正常铁电体,但ＰＥ－ＦＥ相变并非正常铁电相变,表现在Ｔ＞Ｔm时,ε－Ｔ关系不遵守居里－包斯定律,而是遵守Ｓmolenskii的关系。该相变也明显地与弥散相变不同,这种行为可用无场的观点加以解释。     

PDMS/PVDF复合膜的制备及其对C_3H_8/N_2体系的分离

用相转化法制得PVDF底膜,并在此底膜上用表面涂敷法涂上PDMS分离层,对复合膜进行了表征,红外结果表明,PDMS预聚物发生了交联;扫描电镜(SEM)照片结果表明,PDMS在PVDF多孔膜表面形成均匀致密的分离层.利用PDMS/PVDF复合膜对C3HR/N2体系进行分离性能测试.考察了原料组成,原料压力和实验温度对PDMS/PVDF复合膜分离性能的影响.实验结果表明:随着原料压力升高,膜对C3H8N2的分离因子降低,通量增大;随着实验温度降低,膜对C<.3H8/N2的分离因子升高,通量增大.在C3H8体积分数10%,原料压力0.6 MPa,实验温度15℃时,PDMS/PVDF复合膜对C3H8的通量为2 684.6×108 m3/(m2?·s·Pa),分离因子αC3H8/N2=35.6.     

Enhancement of β phase crystals formation with the use of nanofillers in PVDF films and fibres

Nanoclay and carbon nanotubes (CNT) have been in focus recently as means of enhancing β phase crystals formation in poly(vinylidene fluoride)(PVDF). Dominantly, the so-far work has been carried out on films/thin sheets filled with nanoclay. It has been found, mainly from combined XRD and DSC data, that nanoclay influences the PVDF structure, and particularly the β phase crystals formation is enhanced. Results published by various groups are in fairly good agreement. There are no results for nanoclay filled melt-spun PVDF fibres.The influence of CNT on PVDF structure has been less studied. XRD data indicating an enhancing role of multi-wall carbon nanotubes (MWNT) on β phase crystals formation in solution compounded PVDF films are available. Published results for MWNT/PVDF films are not in good agreement. The only study into single-wall carbon nanotube (SWNT)/PVDF has been made on electrospun nanofibres.We explore above findings towards melt-spun nanofilled PVDF fibres. We present new results obtained by us for melt-spun PVDF fibres containing non-functionalized and amino-functionalized double-wall carbon nanotubes (DWNT). The key finding is that amino-DWNT can influence the β to α polymorphic balance.     

铌镁酸铅-钛酸铅陶瓷介电与压电性能的研究

用二步合成法制备了（１－ｘ）Ｐｂ（Ｍｇ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３－ｘＰｂＴｉＯ３原料,并制成了纯钙钛矿结构压电陶瓷。研究三方－四主相界附近组份及工艺与性能的关系。材料以１２００℃附近保温１５０ｍｉｎ为佳。材料性能表明,有希望成为新型压电陶瓷。     

液体辅助激光加工过程中压力检测及应用研究进展

液体辅助激光加工是一种复合制造技术,凭借其特有的特点及优势,在相关领域受到广泛的关注和应用,同时也成为激光与液体介质相互作用研究领域的一大热点。本文综述了液体辅助激光加工过程中冲击波和高速微射流的压力研究现状,简述了液体辅助激光加工过程中压力现象产生的机理、压力的基本特征以及影响压力的因素,重点介绍了液体辅助激光加工过程中产生的冲击波、微射流等冲击压力的检测方法和最新研究进展,并对各检测方法的特点做出总结。最后介绍了液体辅助激光加工在相关领域的应用,并对该技术的发展前景作出展望。